CN108281237A - 一种导电纳米材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电纳米材料的制备方法，将锌粉、锰粉和二氧化硅粉混合均匀；随后加入石墨，在转速250‑350r/min的条件下球磨3‑8h，得混合料A；将混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以2‑5℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应5‑10min；随后以速率3‑7℃/min升温至700℃，保温反应20‑40min；待冷却后得混合料B；将混合料B中加入异丙醇、水杨酸钠和乙二胺四乙酸，在温度50‑70℃，以速率250‑350r/min搅拌混合反应20‑40min，随后以速率550‑650r/min搅拌反应10‑20min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种导电纳米材料的制备方法。
背景技术
纳米科技(英文:Nanotechnology)是一门应用科学，其目的在于研究于纳米尺寸时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。纳米科技是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类，美国的国家纳米科技启动计划(National NanotechnologyInitiative)将其定义为"1至100纳米尺寸间的物体，其中能有重大应用的独特现象的了解与操纵。"纳米科学技术是近代崛起并迅速发展起来的新兴科技，纳米材料在精细陶瓷、医学、能源、环境、传感器、机械、冶金、电子、航空航天等领域中有着非常广泛的应用。如把自由运动的电子囚禁在一个小的纳米颗粒内，或者在一根非常细的短金属线内，线的宽度只有几个纳米，就会发生十分奇妙的事情。由于颗粒内的电子运动受到限制，原来可以在费米动量以下连续具有任意动量的电子状态，变成只能具有某一动量值，也就是电子动量或能量被量子化了。自由电子能量量子化的最直接结果表现为，在金属颗粒的两端加上电压，当电压合适时，金属颗粒导电；而电压不合适时，金属颗粒不导电。这样一来，原来在宏观世界内奉为经典的欧姆定律在纳米世界就不再成立了。还有一种奇怪的现象，当金属纳米颗粒从外电路得到一个额外的电子时，金属颗粒具有了负电性，它的库仑力足以排斥下一个电子从外电路进入金属颗粒内，这就切断了电流的连续性，这使人们联想到是否可以发明用一个电子来控制的电子器件，所谓单电子器件。单电子器件的尺寸很小，一旦实现，把它们集成起来做成电脑芯片，电脑的容量和计算速度将提高上百万倍。然而，现有导电纳米材料仍存在导电性能一般，机械性能差等不足，对其进一步应用造成影响。
发明内容
针对上述现有技术中导电类纳米材料存在的不足，本发明的目的是提供一种导电纳米材料的制备方法，通过对二氧化硅粉末为主体的纳米材料进行改性，进一步提高其导电性能和机械性能。
为实现本发明目的技术方案如下：
一种导电纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将5-8份锌粉、4-7份锰粉和7-11份二氧化硅粉混合均匀；随后加入4-8份石墨，在转速250-350r/min的条件下球磨3-8h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以2-5℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应5-10min；随后以速率3-7℃/min升温至700℃，保温反应20-40min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入10-15份异丙醇、10-20份水杨酸钠和8-12份乙二胺四乙酸，在温度50-70℃，以速率250-350r/min搅拌混合反应20-40min，随后以速率550-650r/min搅拌反应10-20min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
优选的，步骤S1中所述锌粉7份、锰粉6份、二氧化硅粉8份和石墨6份。
优选的，步骤S1中在转速300r/min的条件下球磨6h。
优选的，步骤S2中以3℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应8min；随后以速率6℃/min升温至700℃，保温反应35min。
优选的，步骤S3中所述异丙醇13份、水杨酸钠15份和乙二胺四乙酸10份。
优选的，步骤S3中在温度65℃，以速率300r/min搅拌混合反应32min，随后以速率600r/min搅拌反应15min。
上述任意一条所述制备方法制备得到的导电纳米材料。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明所述一种导电纳米材料的制备方法，以二氧化硅粉为主体，同时加入锌粉、锰粉和石墨，经球磨、焙烧等处理后制备出一维形态的导电纳米材料。锌粉、锰粉能够提高机械性能，加入石墨且经球磨、焙烧、加入有机溶剂反应等工艺提高纳米材料的导电性能，避免因高温、强压等外界因素造成结构变化、影响材料性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
S1：将5份锌粉、4份锰粉和7份二氧化硅粉混合均匀；随后加入8份石墨，在转速250r/min的条件下球磨8h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应10min；随后以速率3℃/min升温至700℃，保温反应20min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入10份异丙醇、10份水杨酸钠和8份乙二胺四乙酸，在温度50℃，以速率350r/min搅拌混合反应40min，随后以速率550r/min搅拌反应10min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
实施例2
S1：将8份锌粉、7份锰粉和11份二氧化硅粉混合均匀；随后加入4份石墨，在转速350r/min的条件下球磨3h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以5℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应5min；随后以速率7℃/min升温至700℃，保温反应40min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入15份异丙醇、20份水杨酸钠和12份乙二胺四乙酸，在温度70℃，以速率250r/min搅拌混合反应20min，随后以速率650r/min搅拌反应20min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
实施例3
S1：将7份锌粉、5份锰粉和10份二氧化硅粉混合均匀；随后加入6份石墨，在转速250r/min的条件下球磨4h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以4℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应7min；随后以速率4℃/min升温至700℃，保温反应25min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入12份异丙醇、12份水杨酸钠和11份乙二胺四乙酸，在温度65℃，以速率300r/min搅拌混合反应25min，随后以速率600r/min搅拌反应15min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
实施例4
S1：将6份锌粉、4份锰粉和8份二氧化硅粉混合均匀；随后加入5份石墨，在转速300r/min的条件下球磨7h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以3℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应9min；随后以速率6℃/min升温至700℃，保温反应32min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入14份异丙醇、18份水杨酸钠和9份乙二胺四乙酸，在温度55℃，以速率250r/min搅拌混合反应35min，随后以速率550r/min搅拌反应18min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
实施例5
S1：将7份锌粉、6份锰粉和8份二氧化硅粉混合均匀；随后加入6份石墨，在转速300r/min的条件下球磨6h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以3℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应8min；随后以速率6℃/min升温至700℃，保温反应35min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入13份异丙醇、15份水杨酸钠和10份乙二胺四乙酸，在温度65℃，以速率300r/min搅拌混合反应32min，随后以速率600r/min搅拌反应15min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
经检测，各个实施例所述导电类纳米材料的性能如下：
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将5-8份锌粉、4-7份锰粉和7-11份二氧化硅粉混合均匀；随后加入4-8份石墨，在转速250-350r/min的条件下球磨3-8h，得混合料A；
S2：将步骤S1中所述混合料A放入管式炉中，在氮气存在下，以2-5℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应5-10min；随后以速率3-7℃/min升温至700℃，保温反应20-40min；待冷却后得混合料B；
S3：将混合料B中加入10-15份异丙醇、10-20份水杨酸钠和8-12份乙二胺四乙酸，在温度50-70℃，以速率250-350r/min搅拌混合反应20-40min，随后以速率550-650r/min搅拌反应10-20min；反应结束后，用蒸馏水洗涤反应产物，过滤、烘干后，即得到导电类纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述锌粉7份、锰粉6份、二氧化硅粉8份和石墨6份。
3.根据权利要求1所述的一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中在转速300r/min的条件下球磨6h。
4.根据权利要求1所述的一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中以3℃/min的升温速率升温至350℃，保温反应8min；随后以速率6℃/min升温至700℃，保温反应35min。
5.根据权利要求1所述的一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述异丙醇13份、水杨酸钠15份和乙二胺四乙酸10份。
6.根据权利要求1所述的一种导电纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中在温度65℃，以速率300r/min搅拌混合反应32min，随后以速率600r/min搅拌反应15min。
7.根据权利要求1-6任意一条所述制备方法制备得到的导电纳米材料。
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