CN105332016A - 用于在碳纳米管上电镀铜的镀液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，该镀液为铜盐、晶粒细化剂和络合剂的水溶液，具体组成为：铜盐5～50g/L、晶粒细化剂0.1～1.5g/L、络合剂5～50g/L、余量为水。本发明所述镀液仅由铜盐、晶粒细化剂及络合剂组成，配方简单；采用本发明所述特定组成和配比的电镀液可以使纳米铜颗粒非常均匀地包覆在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米铜颗粒粒度在34～38nm。

Description

用于在碳纳米管上电镀铜的镀液

技术领域

本发明涉及一种电镀铜液，具体涉及一种用于在碳纳米管上电镀铜的镀液。

背景技术

金属铝因质轻、化学性能稳定、可塑性强以及良好的热导率因而常作为散热片，但是随着社会科技的发展，人们对散热片的要求越来越高，常规的金属材料很难满足其要求。碳纳米管因超高的热导率(2000W/(m·K))而被广泛应用于复合材料，其加入复合材料中就可显著提高材料的热导率。但是，碳纳米管作为一种惰性材料，与基体金属的润湿性较差，已有的研究表明，通过在碳纳米管上镀镍、镀铜等可以有效改善它们之间的润湿性。相比镍(90W/(m·K))而言，铜的室温热导率达400W/(m·K)，为镍的四倍多。目前，在碳纳米管上进行镀铜还局限于化学镀，并未见有采用电镀及配套使用的电镀液的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于在碳纳米管上电镀铜的镀液。本发明所述镀液组成简单，使用该镀液对碳纳米管进行电镀铜，可以获得在碳纳米管上均匀包覆纳米铜颗粒的复合材料。

本发明所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，该镀液为铜盐、晶粒细化剂和络合剂的水溶液，具体组成为：

铜盐5～50g/L、晶粒细化剂0.1～1.5g/L、络合剂5～50g/L、余量为水。

优选地，本发明所述镀液的组成为：

铜盐10～40g/L、晶粒细化剂0.2～1.5g/L、络合剂15～40g/L、余量为水。

上述技术方案中，所述的铜盐可以是五水合硫酸铜，或者是五水合硫酸铜和二水合氯化铜的组合物，此时二水合氯化铜在铜盐中所占的比例为≤10wt％，优选为4～8wt％。

上述技术方案中，所述的晶粒细化剂为选自氯化钠、氯化铜、氯化钾、氯化铵和乙二醇中的一种或任意两种以上的组合。当晶粒细化剂的选择为其中任意两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。

上述技术方案中，所述的络合剂为选自柠檬酸盐、酒石酸盐和EDTA盐中的一种或任意两种以上的组合。其中，所述的柠檬酸盐具体可以是二水合柠檬酸三钠或柠檬酸三铵，所述的酒石酸盐具体可以是二水合酒石酸钠或四水合酒石酸钾钠，所述的EDTA盐具体可以是EDTA二钠或EDTA二钾。

本发明所述技术方案中，碳纳米管可以是在不同基材上生长的碳纳米管，如在铝基、钛基、铜基、不锈钢基等基材上生长的碳纳米管，也可以是在碳纸或碳布上生长的碳纳米管。

本发明所述镀液的配制方法与现有技术相同，具体地，按配比称取相应量的各组分，加少量水溶解，再用水定容至1L即可。

采用本发明所述镀液对碳纳米管进行电镀镍的电镀工艺与现有常规工艺相同，具体地，在镀镍前对碳纳米管先进行常规预处理，包括去胶和/或镀前氧化处理等。电镀时，以铜板和/或铜棒为阳极材料，电流密度为0.1～2A/dm²，电镀的温度通常为5～60℃，电镀时间为0.5～5min。

采用本发明镀液对碳纳米管进行电镀后所得的材料可以作为包括铝基、铜基等复合材料的增强相。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、提供了一种在碳纳米管上电镀铜的镀液，该镀液仅由铜盐、晶粒细化剂及络合剂组成，配方简单。

2、采用本发明所述特定组成和配比的电镀液可以使纳米铜颗粒非常均匀地包覆在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米铜颗粒粒度在34～38nm；所得材料可以作为包括铝基、铜基等复合材料的增强相，最终提高复合材料的导热性能。

3、本发明所述镀液不仅可以采用恒电位仪进行电镀，以廉价的铜板和/或铜棒作为对电极，两极板的距离只要不接触即可，还可以使用CHI690电化学工作站上的CV法进行电镀。

附图说明

图1为本发明中进行电镀前的铝基碳纳米管(即作为电镀工件的铝基碳纳米管)的结构示意图；

图2为按本发明实施例1所述工艺电镀后所得的铝基碳纳米管复合材料的结构示意图；

图3为按本发明中进行电镀前的铝基碳纳米管(即作为电镀工件的铝基碳纳米管)上的碳纳米管的SEM图；

图4为按本发明中进行电镀前的铝基碳纳米管(即作为电镀工件的铝基碳纳米管)上的碳纳米管的TEM图；

图5为按本发明实施例1所述工艺电镀后所得的复合材料中表面包覆有铜颗粒的碳纳米管的SEM图；

图6为按本发明对比例1所述工艺电镀后所得的复合材料中表面包覆有铜颗粒的碳纳米管的SEM图。

图中标号为：

1铝箔；2碳纳米管；3铜颗粒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1)将铝基碳纳米管(其结构如图1所示，其中1为铝箔，2为碳纳米管；所述碳纳米管的电镜扫描图如图3示，TEM图如图4所示)浸泡于酒精中30min去胶，再将去胶后的铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀铜，镀液的组成及电镀工艺如下：

电镀后所得的表面包覆有纳米铜颗粒3的铝基碳纳米管复合材料如图2所示，其中1为铝箔，3为铜颗粒；所得材料中表面包括有纳米铜颗粒3的碳纳米管的电镜扫描图如图5示，由图5可以看出碳纳米管上均匀地包覆了一层纳米铜颗粒3，纳米铜颗粒的晶粒尺寸约为34～38nm。

对比例

重复实施例1，与实施例1不同的是，在镀液的组成中加入表面活性剂(十二烷基硫酸钠)，表面活性剂在镀液中的浓度为0.2g/L。

电镀后所得材料中表面包括有纳米铜颗粒的碳纳米管的电镜扫描图如图6示，由图6可以看出碳纳米管上均匀地包覆了一层纳米铜颗粒，纳米铜颗粒的晶粒尺寸大约为34～36nm。

实施例2

1)将铝基碳纳米管于烘箱中250℃热处理30min去胶，而后浸泡于酒精和去离子水中各10min，使铝基碳纳米管充分润湿；

2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀铜，镀液的组成及电镀工艺如下：

实施例3

1)将铝基碳纳米管浸泡于丙酮中50min去胶，再将去胶后的铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

3)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀铜，镀液的组成及电镀工艺如下：

实施例4

1)将铝基碳纳米管置于烘箱中250℃热处理2h来去胶，再将去胶后的铝基碳纳米管在室温下进行水洗；

2)将处理后的铝基碳纳米管进行电镀铜，采用三电极体系，循环伏安(CV)电位区间为-1.2V～0V，扫描速率50mV/s，循环次数5次；镀液的组成及电镀工艺如下：

Claims (5)

1.用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：该镀液为铜盐、晶粒细化剂和络合剂的水溶液，具体组成为：

铜盐5～50g/L、晶粒细化剂0.1～1.5g/L、络合剂5～50g/L、余量为水。

2.根据权利要求1所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述镀液的组成为：

铜盐10～40g/L、晶粒细化剂0.2～1.5g/L、络合剂15～40g/L、余量为水。

3.根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的铜盐为五水合硫酸铜，或者是五水合硫酸铜和二水合氯化铜的组合物，其中二水合氯化铜在铜盐中所占的比例为≤10wt％。

4.根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的晶粒细化剂为选自氯化钠、氯化铜、氯化钾、氯化铵和乙二醇中的一种或任意两种以上的组合。

5.根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的络合剂为选自柠檬酸盐、酒石酸盐和EDTA盐中的一种或任意两种以上的组合。