CN108147392A - 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法 - Google Patents

用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108147392A
CN108147392A CN201810037347.1A CN201810037347A CN108147392A CN 108147392 A CN108147392 A CN 108147392A CN 201810037347 A CN201810037347 A CN 201810037347A CN 108147392 A CN108147392 A CN 108147392A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
printing
mixed solution
preparation
nano
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.)
Granted
Application number
CN201810037347.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108147392B (zh
Inventor
汪敏
庞墉
罗宇峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University
Original Assignee
Southwest University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University filed Critical Southwest University
Priority to CN201810037347.1A priority Critical patent/CN108147392B/zh
Publication of CN108147392A publication Critical patent/CN108147392A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108147392B publication Critical patent/CN108147392B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/008—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character comprising a mixture of materials covered by two or more of the groups C03C17/02, C03C17/06, C03C17/22 and C03C17/28
    • C03C17/009—Mixtures of organic and inorganic materials, e.g. ormosils and ormocers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及了一种用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，属于3D打印材料领域。其制备方法为将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，即可得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。本发明具有低成本的、易实现规模化3D打印碳纳米管/金属的纳米材料的特点，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。

Description

用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法
技术领域
本发明属于3D打印材料领域，具体涉及一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法以及在3D打印中的应用。
背景技术
碳纳米管具有特殊的管状材料，具有良好的导电性能，碳纳米管易于嵌入不同材料之间形成桥联作用，可以形成三维导电网络结构。纳米结构的金属材料，具有很好的催化性能，可以在催化、光电能源转换等领域具有很好的应用。但由于纳米材料粒径小，质量轻，不易于成型制造，不能更好的满足工业化的需要。
3D打印技术，是依据三维CAD设计数据，将材料逐层累加起来制造物体的技术；也可以具体理解为采用打印头、喷嘴或其他打印技术沉积材料来制造物体的技术。3D打印技术大大拓展了材料成型的方法。将碳纳米管和金属纳米粉末形成的混合溶液加入到3D打印的溶液腔中，通过液滴形式一滴滴的3D打印成型。
值得强调的是，该制备方法及条件都非常简单，易实现规模化3D打印成型生产，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属复合材料的制备方法以及在3D打印领域的应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，包括如下步骤：
（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；
（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；
（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。
进一步，所述步骤（1）的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管的一种或几种。
进一步，所述步骤（1）的金属纳米粉末为金、银、铂、钴、钯、镍、铜和铝纳米粉末中的一种或几种，金属纳米粉末的尺寸为80-100nm。
进一步，所述步骤（2）的用Hummers法处理碳纳米管，包含以下步骤：
a)将体积份数为23份的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；
b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入质量份数1份碳纳米管、0.5份硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；
c)缓慢加入质量份数为3份高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；
d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入体积份数为46份的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；
e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；
f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；
g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度；
h)所述的体积份数和质量份数的比例为1 mL：1 g。
进一步，所述步骤（3）的活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与金属纳米粉末的质量比为10:1~1:10，活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与Nafion溶液中Nafion的质量比为2:1~10:1。
进一步，所述步骤（3）的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的浓度为10~20mg/mL。
2.本发明的有益效果在于：本发明公开了一种有效的、低成本的、易实现规模化3D打印碳纳米管/金属的纳米材料，且打印的产品具备实用化前景和商业价值。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液。
图2为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液旋涂后的SEM图。
图3为实施例1的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液进行3D打印1层到6层的效果图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
1）首先用Hummers法处理多壁碳纳米管：a)将23mL的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入1g碳纳米管、0.5g硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；c)缓慢加入3g高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入46mL的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度为10 mg/mL。
2）利用纳米研磨系统处理金属铝粉末，得到尺寸为100nm的金属铝纳米粉末。
3）将10 mL的活性官能团碳纳米管分散液、2 mg金属纳米粉末缓慢加入到20mg的5wt%的Nafion水溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，调整用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的浓度为10 mg/mL。
配好的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液如图1所示。混合溶液旋涂在基片上，在电镜下可以观察到碳纳米管和一些小金属纳米颗粒，其SEM图像如图2所示。将混合溶液加入到3D打印机的溶液腔中，控制出液滴的体积和速度，控制需要打印的图案，打印在玻璃片上。图3所示为打印在玻璃片上的1层到6层的效果图。

Claims (6)

1.用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）提供碳纳米管、金属纳米粉末、5wt%的Nafion溶液；
（2）用Hummers法处理碳纳米管，配成活性官能团碳纳米管分散液；
（3）将活性官能团碳纳米管分散液、金属纳米粉末缓慢加入到Nafion溶液中，形成混合溶液，超声30~60分钟后，再磁力搅拌24~48小时，使其充分混合，根据实际需要调整浓度，得到用于3D喷墨打印的碳纳米管/金属混合溶液。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的金属纳米粉末为金、银、铂、钴、钯、镍、铜和铝纳米粉末中的一种或几种，金属纳米粉末的尺寸为80-100nm。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的用Hummers法处理碳纳米管，包含以下步骤：
a)将体积份数为23份的浓硫酸倒入烧瓶中，将烧瓶置于冰浴中；
b)往有浓硫酸的烧瓶中缓慢加入质量份数1份碳纳米管、0.5份硝酸钠，形成悬浮液，保持搅拌3-8分钟；
c)缓慢加入质量份数为3份高锰酸钾，保持温度小于20摄氏度，搅拌反应2-3小时；
d)移去冰浴，温度升至35摄氏度，继续搅拌30-50分钟；加入体积份数为46份的去离子水，继续搅拌20分钟；加入浓度为30%的双氧水还原残留的高锰酸钾和二氧化锰；
e)对溶液进行过滤，并用稀盐酸和水各洗涤3次；
f)将在滤纸上的剩余固体重新溶于水中，通过渗析法去除溶液中残余的盐、酸、氧化剂形成活性官能团碳纳米管分散液；
g)调整活性官能团碳纳米管分散液的浓度；
h)所述的体积份数和质量份数的比例为1 mL：1 g。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与金属纳米粉末的质量比为10:1~1:10，活性官能团碳纳米管分散液中的碳纳米管与Nafion溶液中Nafion的质量比为2:1~10:1。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的用于3D打印的碳纳米管/金属混合溶液的浓度为10~20mg/mL。
CN201810037347.1A 2018-01-16 2018-01-16 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法 Expired - Fee Related CN108147392B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810037347.1A CN108147392B (zh) 2018-01-16 2018-01-16 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810037347.1A CN108147392B (zh) 2018-01-16 2018-01-16 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108147392A true CN108147392A (zh) 2018-06-12
CN108147392B CN108147392B (zh) 2020-10-30

Family

ID=62461364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810037347.1A Expired - Fee Related CN108147392B (zh) 2018-01-16 2018-01-16 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108147392B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101624171A (zh) * 2009-08-12 2010-01-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 Pt纳米颗粒—碳纳米管复合材料、制备方法及其应用
CN101728541A (zh) * 2008-10-17 2010-06-09 北京化工大学 一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法
CN102674326A (zh) * 2012-05-16 2012-09-19 同济大学 具有高电化学电容性能的管状石墨烯的制备方法
WO2015126464A2 (en) * 2013-10-11 2015-08-27 The Regents Of The University Of California Stacked multilayers of alternating reduced graphene oxide and carbon nanotubes for ultrathin planar supercapacitors
CN105241936A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 黑龙江大学 以碳纳米管/铜镍固溶体为电极测定对硝基苯酚的方法
CN106486294A (zh) * 2016-10-10 2017-03-08 同济大学 一种管状三明治结构CNT@Ni@Ni2(CO3)(OH)2复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101728541A (zh) * 2008-10-17 2010-06-09 北京化工大学 一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法
CN101624171A (zh) * 2009-08-12 2010-01-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 Pt纳米颗粒—碳纳米管复合材料、制备方法及其应用
CN102674326A (zh) * 2012-05-16 2012-09-19 同济大学 具有高电化学电容性能的管状石墨烯的制备方法
WO2015126464A2 (en) * 2013-10-11 2015-08-27 The Regents Of The University Of California Stacked multilayers of alternating reduced graphene oxide and carbon nanotubes for ultrathin planar supercapacitors
CN105241936A (zh) * 2015-10-30 2016-01-13 黑龙江大学 以碳纳米管/铜镍固溶体为电极测定对硝基苯酚的方法
CN106486294A (zh) * 2016-10-10 2017-03-08 同济大学 一种管状三明治结构CNT@Ni@Ni2(CO3)(OH)2复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108147392B (zh) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Islam et al. Recent developments in the sonoelectrochemical synthesis of nanomaterials
CN106513699B (zh) 一种太阳能电池导电银浆用银粉及制备和应用
Zhang et al. Wet chemical synthesis of silver nanowire thin films at ambient temperature
CN108929598A (zh) 一种基于喷墨打印的MXene墨水的制备方法及其在MXene柔性电极中的应用
Zhang et al. Ag-doped hollow ZIFs-derived nanoporous carbon for efficient hybrid capacitive deionization
CN105855538B (zh) 一种纳米银包铜粉、其制备方法及应用
CN105733366B (zh) 一种喷墨印刷用纳米银导电墨水的制备方法
CN101768386B (zh) 墨水及采用该墨水制备导电线路的方法
CN104999076A (zh) 一锅法制备壳层厚度可控的银包铜纳米粉体及其制备方法
CN104815651B (zh) 一种贵金属/二氧化钛纳米复合物的制备方法
CN105458292B (zh) 一种碳纳米管/铜粉体的制备方法
CN104795250B (zh) 印刷电池装置
Cai et al. Insight into the fabrication and perspective of dendritic Ag nanostructures
CN104232108A (zh) 一种基于石墨烯的纯无机复合膜的制备方法
CN101569935A (zh) 一种片状微米银粉的制备方法
CN104877464A (zh) 一种复合纳米银粒子导电墨水及其制备方法和印刷应用
CN103111307A (zh) 一种石墨烯负载型镍铂核壳纳米复合物的制备方法
CN108672718A (zh) 一种高比面积类球形银粉的制备方法及其制得的银粉
Kim et al. An overview of one-dimensional metal nanostructures for electrocatalysis
JP2004332047A (ja) 連鎖状金属粉末とその製造方法、及びそれを用いた導電性付与材
Tanaka et al. Photochemical deposition of Ag nanoparticles on multiwalled carbon nanotubes
Li et al. A green method for synthesizing novel nanoparticles and their application in flexible conductive patterns
Wang et al. Printable inorganic nanomaterials for flexible transparent electrodes: from synthesis to application
CN108147392A (zh) 用于3d打印的碳纳米管/金属混合溶液的制备方法
CN107398565B (zh) 一种快速反应制备纳米材料或纳米复合材料的装置与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
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: 20201030

Termination date: 20220116