CN103147074B - 一种碳纳米管表面化学镀银的方法 - Google Patents
一种碳纳米管表面化学镀银的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103147074B CN103147074B CN201310085098.0A CN201310085098A CN103147074B CN 103147074 B CN103147074 B CN 103147074B CN 201310085098 A CN201310085098 A CN 201310085098A CN 103147074 B CN103147074 B CN 103147074B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- carbon nanotubes
- silver
- plating
- carbon nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 194
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 90
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 97
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 87
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 59
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N azane silver Chemical compound N.[Ag] PLKATZNSTYDYJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 27
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 238000000527 sonication Methods 0.000 abstract 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 abstract 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000006250 one-dimensional material Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004100 electronic packaging Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
一种碳纳米管表面化学镀银的方法，涉及碳纳米管。将碳纳米管加入混酸溶液中得混合物，再加热回流，用去离子水稀释并减压过滤、洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；将经酸化处理的碳纳米管加入到活化液中，超声处理后将溶液放入烘箱中，将溶液完全蒸干后得到活化的碳纳米管；将经过酸化活化处理后的碳纳米管加入分散液中，超声处理后用NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3～10.6，再超声处理，得到碳纳米管悬浮液；将银氨溶液加入碳纳米管悬浮液中，超声处理后将混合液置于水浴锅中施镀，再将混合液经减压过滤，并用去离子水水洗过滤，将得到的粉末干燥，即得表面化学镀银的碳纳米管。操作简单，产量较大。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管，尤其是涉及一种碳纳米管表面化学镀银的方法。
背景技术
纳米材料中最具典型的应用是碳纳米管。碳纳米管是由单层或多层石墨卷曲而成的无缝纳米管状物质，每层纳米管是由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合而成的由六边形平面组成的圆柱面，由于其近乎完美的键合结构，阻碍了不纯物质及缺陷的介入，使其具有超强的力学性能和很高的化学稳定性，其化学活性则比石墨还低。碳纳米管由于具有较高的长度直径比(直径为几十纳米以内，长度为几个微米到几百个微米)，是目前最细的纤维材料，它已表现出优异的力学性能和独特的电学性能。同时由于它是具有中空结构的一维材料，因此可用它做模板制备新一类一维材料。理论研究表明，单根多层碳纳米管的杨氏模量可达1.8TPa。同时，其弯曲强度可达14.2GPa，显示出其超强韧性。除此之外，碳纳米管作为一维分子材料，重量轻，具有良好的导热和导电性能，而且还和石墨一样具有自润滑性能。但低维纳米材料本身存在许多缺陷，分散性也比较差。特别是碳纳米管的表面结构往往影响电学、力学、光学等诸多性能，为了改善碳纳米管表面结构，一般采用碳纳米管复合化，从而改善或改变纳米管的分散性、稳定性以及与其他物质的相容性，可以使其得到新的物理、化学和机械性能。碳纳米管复合材料的研究已经成为一个极为重要的领域。在这些复合材料中,碳纳米管体现出了优异的增强效果。考虑到表面镀层的广泛应用，碳纳米管作为增强相在其它材料表面形成复合镀层，将极大地改善表面的综合性能。
在碳纳米管表面形成镀银层，可以极大地提高碳纳米管的导电以及导热性能，在微电子以及电子封装领域有着广泛的应用前景，成为碳纳米管复合材料研究热点之一。
目前，制备碳纳米管表面化学镀银的研究报道较多，也取得了一些成果。但这些方法往往只适合实验室小规模生产，产量低并且对银镀层的形态不可控制，这些都限制了镀银碳纳米管的实际应用。而通过采用丙酮作为还原剂，可以在不添加其它添加剂的情况下，一次性制备大量镀银碳纳米管，并且通过控制反应的条件可以制得拥有各种形状银镀层的镀银碳纳米管。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纳米管表面化学镀银的方法。
本发明包括以下步骤：
1）碳纳米管的酸化活化处理
将碳纳米管加入混酸溶液中得到混合物，再加热回流，然后用去离子水稀释并减压过滤、洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；将经酸化处理的碳纳米管加入到活化液中，超声处理后将溶液放入烘箱中，将溶液完全蒸干后得到活化的碳纳米管；
2）碳纳米管悬浮液的配制
将经过酸化活化处理后的碳纳米管加入分散液中，超声处理后用NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3～10.6，再超声处理，得到碳纳米管悬浮液；
3）银氨溶液的配制
采用银氨溶液作为施镀液，其配制方法为：将硝酸银的水溶液用氨水加至溶液澄清，再用NaOH溶液调节溶液pH至10.3～10.6后配制而成；
4）碳纳米管的化学镀银
将银氨溶液加入碳纳米管悬浮液中，超声处理后将混合液置于水浴锅中施镀，再将混合液经过减压过滤，并用去离子水水洗过滤，将得到的粉末干燥，即得到表面化学镀银的碳纳米管。
在步骤1）中，所述混酸溶液是由质量分数为98%的浓硫酸、质量分数为65%的浓硝酸和质量分数为50%的氢氟酸按体积比3∶1∶0.1配成，碳纳米管的加入量为每100mL混酸溶液中加入2.5g；所述加热回流可在60℃水浴锅中加热回流5h，所述干燥可置于60℃烘箱中干燥24h；所述超声处理的时间可为30min，所述烘箱的温度可为60℃；所述活化液是由100mL无水乙醇与0.02gγ-氨丙基三乙氧基硅烷配制而成，酸化碳纳米管的加入量可为每100mL活化液加入2g。
在步骤2）中，所述超声处理的时间可为60min，所述NaOH溶液的摩尔浓度可为5mol/L；所述再超声处理的时间可为30min；所述分散液由丙酮和去离子混合而成，丙酮的体积分数可为30%～50%，碳纳米管悬浮液中碳纳米管的含量可为3～5g/L。
在步骤3）中，所述氨水的质量分数可为25%；所述NaOH溶液的摩尔浓度可为5mol/L；所用硝酸银溶液中硝酸银的浓度可为3.152～15.76g/L。
在步骤4）中，所述超声处理的时间可为30min，所述水浴锅的温度可为50～70℃，施镀的时间可为6～24h；所述干燥的条件可将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h；所述银氨溶液的加入量可为碳纳米管悬浮液体积的25%。
所制得表面化学镀银的碳纳米管的内壁为8～10nm，外壁为40～60nm，长度为5～15μm，纯度≥97%（以质量计），灰烬≤2%（以质量计），比表面积为40～70m2/g。
本发明在施镀过程中丙酮既充当碳纳米管的分散介质，又是化学镀银的还原剂，整个过程无需加入其他还原剂。通过改变丙酮的体积分数、银氨溶液的浓度、施镀时间、水浴温度、悬浮液中碳纳米管的含量等多种因素，可以控制合成出的碳纳米管镀银粉末的形貌。
本发明先将碳纳米管进行酸化、并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷活化处理，之后在丙酮的水溶液中超声分散形成悬浮液，然后再以银氨溶液为银源，施镀过程中利用悬浮液中的丙酮同时作为分散介质和还原剂，在加热条件下可一次性对大量碳纳米管表面进行化学镀银的方法。并通过改变丙酮的体积分数、银氨溶液的浓度、水浴时间、水浴温度、悬浮液中碳纳米管的含量等多种因素，可以得到各种不同形貌的碳纳米管镀银粉末。
本发明利用丙酮同时作为分散介质和还原剂，可以一次性制备大量镀银碳纳米管，并且可以通过控制多种改变反应条件得到不同形状镀银的碳纳米管，且本发明操作简单，产量较大，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图1中，标尺为200nm。
图2为实施例2碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图2中，标尺为200nm。
图3为实施例3碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图3中，标尺为200nm。
图4为实施例4碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图4中，标尺为200nm。
图5为实施例5碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图5中，标尺为200nm。
图6为实施例6碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图6中，标尺为200nm。
图7为实施例7碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图7中，标尺为200nm。
图8为实施例8碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图8中，标尺为200nm。
图9为实施例9碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图9中，标尺为200nm。
图10为实施例10碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图。在图10中，标尺为300nm。
图11为实施例1碳纳米管化学镀银后的XRD衍射图谱以及FCC银的标准峰图谱。在图11中，横坐标为衍射角（°），纵坐标为强度；标记◆为Fcc-Ag。
具体实施方式
实施例1
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理
(1)在100mL由质量分数为98%的浓硫酸、质量分数为65%的浓硝酸和质量分数为50%的氢氟酸按体积比3∶1∶0.1配成的混酸溶液中加入2.5g碳纳米管，得到混合物，在60℃水浴锅中加热回流5h，然后用去离子水稀释并减压过滤、洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，置于60℃烘箱中干燥24h，得到酸化后的碳纳米管。
(2)将2g经酸化步骤处理的碳纳米管加入到由100mL无水乙醇与0.02gγ-氨丙基三乙氧基硅烷配制而成的活化液中，超声处理30min，之后将溶液放入60℃烘箱中，将溶液完全蒸干后得到活化的碳纳米管。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管1g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮和去离子水混合而成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为7.88g/L的硝酸银溶液先用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.5，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min。之后将混合液置于温度恒定在65℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图1为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，碳纳米管的银镀层主要以层状形式包裹在碳纳米管表面，有部分地方出现团聚的银瘤，并且向周围扩散形成网状结构。图11为实施例1碳纳米管化学镀银后的XRD衍射图谱以及FCC（面心立方）银的标准峰图谱，可见碳纳米管化学镀银后的XRD衍射图谱的主要峰强均与FCC银的标准峰图谱相对应，说明碳纳米管化学镀银后的银镀层为FCC的银晶体。
实施例2
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管1g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.6，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为6.3g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.3，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min。将混合液置于温度恒定在65℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图2为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，银镀层包裹在碳纳米管的表面，银镀层表面有少量银纳米颗粒的微球。XRD分析结果同实施例1。
实施例3
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管1g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.5，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为4.73g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.3，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min。将混合液置于温度恒定在65℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图3为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，银主要以纳米颗粒形式存在，颗粒粒径20～40nm。XRD分析结果同实施例1。
实施例4
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管1g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.4，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为3.152g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.6，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min。之后将混合液置于温度恒定在65℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，并用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图4为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，银主要以微小纳米颗粒形式存在，颗粒分布密集，有少量大块银颗粒存在。XRD分析结果同实施例1。
实施例5
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管1g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为15.76g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.3，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min。之后将混合液置于温度恒定在60℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图5为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，碳纳米管表面完全被银包裹，周围分布着大量的银纳米颗粒，颗粒粒径在50～100nm左右。XRD分析结果同实施例1。
实施例6
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管0.8g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.6，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为30%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为7.88g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.4，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min，之后将混合液置于温度恒定在50℃的水浴锅中施镀6h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图6为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，由于丙酮体积分数较小，并且施镀温度只有50℃导致溶液还原性较弱，且施镀时间只有6h，只有极少量银被还原出来，银以纳米颗粒的形式分布于碳纳米管表面，纳米颗粒的粒径在20nm左右。XRD分析结果同实施例1。
实施例7
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管0.8g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.5，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合而成，丙酮的体积分数为30%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为7.88g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.6，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min，之后将混合液置于温度恒定在55℃的水浴锅中施镀12h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图7为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，由于丙酮体积分数较少，溶液还原性较弱，施镀时间较实施例6延长达到12h，施镀温度提高到55℃，有少量银被还原出来，银以纳米颗粒的形式分布于碳纳米管表面。XRD分析结果同实施例1。
实施例8
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管0.8g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.4，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合配成，丙酮的体积分数为40%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为7.88g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.3后配制，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min，之后将混合液置于温度恒定在60℃的水浴锅中施镀18h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图8为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，丙酮的体积分数为40%，施镀温度60℃，施镀过程18h，有相当一部分银被还原出来，这些银颗粒包裹在碳纳米管表面，银镀层完整而连续。XRD分析结果同实施例1。
实施例9
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管0.6g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合配成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为11.82g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.6，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min，之后将混合液置于温度恒定在70℃的水浴锅中施镀24h，待施镀完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图9为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，此时银氨溶液的浓度达到11.82g/L，丙酮溶液的体积分数为50%，溶液还原性较强，施镀温度70℃，析出的银较多，产生球状银颗粒团聚，形成球状银颗粒/镀银碳纳米管的复合结构。XRD分析结果同实施例1。
实施例10
步骤1）：碳纳米管的酸化活化处理：实施方法同实施例1。
步骤2）：碳纳米管悬浮液的配制
将经过步骤1）处理后的碳纳米管0.6g加入200mL分散液当中，超声处理60min，之后用5mol/L的NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.6，再超声处理30min，得到碳纳米管悬浮液。其中所述分散液是由丙酮与去离子水混合配成，丙酮的体积分数为50%。
步骤3）：银氨溶液的配制
将100mL浓度为15.76g/L的硝酸银溶液用质量分数为25%的氨水缓慢滴加至溶液恰好澄清，之后用5mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10.3后，配得银氨溶液。
步骤4）：碳纳米管的化学镀银
向步骤2）配制而成的200mL碳纳米管悬浮液中加入50mL银氨溶液，超声处理30min，之后将混合液置于温度恒定在70℃的水浴锅中施镀24h，待加热完毕后，将混合液经过减压过滤，用去离子水多次水洗并过滤，将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h，得到镀银后的碳纳米管。
图10为碳纳米管化学镀银后的表面形貌SEM图，由图可见，此时银氨溶液的浓度达到15.76g/L，丙酮溶液的体积分数为50%，反应温度70℃，导致溶液还原性很强，析出的银过多，产生较大的片状银颗粒团聚，形成片状银颗粒/镀银碳纳米管的复合结构。XRD分析结果同实施例1。
Claims (6)
1.一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)碳纳米管的酸化活化处理
将碳纳米管加入混酸溶液中得到混合物，再加热回流，然后用去离子水稀释并减压过滤、洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；将经酸化处理的碳纳米管加入到活化液中，超声处理后将溶液放入烘箱中，将溶液完全蒸干后得到活化的碳纳米管；所述活化液是由100mL无水乙醇与0.02gγ-氨丙基三乙氧基硅烷配制而成，酸化碳纳米管的加入量为每100mL活化液加入2g；
2)碳纳米管悬浮液的配制
将经过酸化活化处理后的碳纳米管加入分散液中，超声处理后用NaOH溶液调节悬浮液的pH至10.3～10.6，再超声处理，得到碳纳米管悬浮液；所述分散液由丙酮和去离子混合而成，丙酮的体积分数为30％～50％，碳纳米管悬浮液中碳纳米管的含量为3～5g/L；
3)银氨溶液的配制
采用银氨溶液作为施镀液，其配制方法为：将硝酸银的水溶液用氨水加至溶液澄清，再用NaOH溶液调节溶液pH至10.3～10.6后配制而成；所述氨水的质量分数为25％；所述NaOH溶液的摩尔浓度为5mol/L；所用硝酸银溶液中硝酸银的浓度为3.152～15.76g/L；
4)碳纳米管的化学镀银
将银氨溶液加入碳纳米管悬浮液中，超声处理后将混合液置于水浴锅中施镀，再将混合液经过减压过滤，并用去离子水水洗过滤，将得到的粉末干燥，即得到表面化学镀银的碳纳米管；所述银氨溶液的加入量为碳纳米管悬浮液体积的25％。
2.如权利要求1所述一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于在步骤1)中，所述混酸溶液是由质量分数为98％的浓硫酸、质量分数为65％的浓硝酸和质量分数为50％的氢氟酸按体积比3∶1∶0.1配成；碳纳米管的加入量为每100mL混酸溶液中加入2.5g。
3.如权利要求1所述一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于在步骤1)中，所述加热回流是在60℃水浴锅中加热回流5h。
4.如权利要求1所述一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于在步骤1)中，所述干燥是置于60℃烘箱中干燥24h；所述超声处理的时间为30min，所述烘箱的温度为60℃。
5.如权利要求1所述一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于在步骤2)中，所述超声处理的时间为60min，所述NaOH溶液的摩尔浓度为5mol/L；所述再超声处理的时间为30min。
6.如权利要求1所述一种碳纳米管表面化学镀银的方法，其特征在于在步骤4)中，所述超声处理的时间为30min，所述水浴锅的温度为50～70℃，施镀的时间为6～24h；所述干燥的条件是将得到的粉末置于60℃烘箱中干燥24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310085098.0A CN103147074B (zh) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | 一种碳纳米管表面化学镀银的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310085098.0A CN103147074B (zh) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | 一种碳纳米管表面化学镀银的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103147074A CN103147074A (zh) | 2013-06-12 |
| CN103147074B true CN103147074B (zh) | 2015-03-04 |
Family
ID=48545381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310085098.0A Expired - Fee Related CN103147074B (zh) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | 一种碳纳米管表面化学镀银的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103147074B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104449150B (zh) * | 2014-12-26 | 2015-12-02 | 李亮军 | 一种抗菌防静电涂料的制备方法 |
| CN106276850B (zh) * | 2016-08-09 | 2018-12-14 | 武汉工程大学 | 高浓度、分散均匀的碳纳米管悬浮液制备方法 |
| CN106270500B (zh) * | 2016-09-30 | 2019-02-19 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法及装置 |
| CN110217901A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-09-10 | 成都纳海川环境工程有限公司 | 家用地暖循环水系统无机复合微颗粒保护剂及其制备方法 |
| CN112920704B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-03-25 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 一种电加热涂层涂料、电加热蒙皮及防冰雪系统 |
| CN116005145B (zh) * | 2022-12-27 | 2024-04-09 | 昆明理工大学 | 一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1493711A (zh) * | 2002-11-01 | 2004-05-05 | 中国科学院理化技术研究所 | 碳纳米管/银复合功能材料的制备方法 |
| CN102191003A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-09-21 | 常州合润新材料科技有限公司 | 一种镀银碳纳米管导热胶黏剂及其制备方法 |
-
2013
- 2013-03-18 CN CN201310085098.0A patent/CN103147074B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1493711A (zh) * | 2002-11-01 | 2004-05-05 | 中国科学院理化技术研究所 | 碳纳米管/银复合功能材料的制备方法 |
| CN102191003A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-09-21 | 常州合润新材料科技有限公司 | 一种镀银碳纳米管导热胶黏剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Preparation of surface bound silver nanoparticles on polyimide by surface modification method and its application on electroless metal deposition;Yi Li,et al.;《applied surface science》;20040427;第233卷;299-306 * |
| 多壁碳纳米管表面修饰金属及其对铝合金;徐荣;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20111231(第14期);B020-302，正文第3.3节、3.1节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103147074A (zh) | 2013-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103147074B (zh) | 一种碳纳米管表面化学镀银的方法 | |
| Yu et al. | Synthesis and application of iron-based nanomaterials as anodes of lithium-ion batteries and supercapacitors | |
| Zhao et al. | Growth of carbon nanocoils by porous α-Fe 2 O 3/SnO 2 catalyst and its buckypaper for high efficient adsorption | |
| Zhao et al. | Recent advances in the fabrication and structure-specific applications of graphene-based inorganic hybrid membranes | |
| CN103014683B (zh) | 一种石墨烯基纳米银复合材料的制备方法 | |
| CN107393725B (zh) | 一种多孔导电的碳材料负载NiCo2O4复合材料及其制法和应用 | |
| Adusei et al. | A scalable nano-engineering method to synthesize 3D-graphene-carbon nanotube hybrid fibers for supercapacitor applications | |
| CN105000542B (zh) | 一种石墨烯‑碳纳米管三维结构复合材料的制备方法 | |
| CN103981393B (zh) | 碳纳米管‑金属复合增强铜基复合材料及其制备方法 | |
| CN102850576A (zh) | 以壳聚糖支架组装的纳米复合支架及其制备方法和应用 | |
| CN102698666B (zh) | 基于红外线辐照的石墨烯/纳米粒子复合材料的制备方法 | |
| CN102619080A (zh) | 一种石墨烯包覆聚丙烯腈纤维复合材料的制备方法 | |
| CN101249959A (zh) | 一种具有大比表面积的碳/碳复合纳米管材料及其制备方法 | |
| CN108346782A (zh) | 多孔氧化铜微球/多层石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102764617A (zh) | 一种负载银二氧化硅微球功能材料的制备方法 | |
| CN104591233A (zh) | 一种氧化镁纳米晶包覆石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| CN110589802A (zh) | 一种三维MXene原位生长碳纳米管及其通用合成方法 | |
| CN101337667A (zh) | 碳纳米管或磁性纳米碳球的制备方法 | |
| CN106145094A (zh) | 一种石墨烯-无机纳米颗粒复合膜及其制备方法 | |
| Otun et al. | Recent advances in the synthesis of various analogues of MOF-based nanomaterials: A mini-review | |
| CN107161961A (zh) | 一种海胆状氮化硼纳米片‑纳米管分级结构及其制备方法 | |
| CN107010613A (zh) | 导电导磁纳米功能材料的制备方法 | |
| CN105478747B (zh) | 对近红外光具有显著可调吸收性能的梭形金纳米粒子及其制备方法 | |
| CN110372035A (zh) | 一种钒酸铜纳米带及其制备方法 | |
| CN110577209A (zh) | 原位合成碳纳米管表面负载氧化铜纳米颗粒的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150304 Termination date: 20210318 |