CN109468619B - 碳纳米管表面镀覆方法 - Google Patents

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Abstract

一种先进材料技术领域的碳纳米管表面镀覆方法，包括：将碳纳米管与镀层材料的碘化物混合均匀得到混合物并压实；将压实后的混合物连接在一对石墨电极之间再抽真空；于真空条件下通入脉冲电流，加热压实后的混合物至碘化物热解，从而在碳纳米管表面镀覆镀层材料，同时释放碘蒸气；降温并通惰性气体吹扫排除碘蒸气，完成碳纳米管的表面镀覆。本发明混合碳纳米管和镀层材料的碘化物，通过通电后碳纳米管自加热产生的热量使碘化物快速热解，在碳纳米管表面镀覆镀层材料，制备方法简单易操作，可规模化生产，经济高效且环保。

Description

碳纳米管表面镀覆方法
技术领域
本发明涉及的是一种先进材料领域的技术，具体是一种碳纳米管表面镀覆方法。
背景技术
具有镀层的碳纳米管相对于未经处理的碳纳米管具有明显的物理性能优势，例如抗拉强度、屈服强度、硬度、耐磨性等性能均有明显提升，发展前景广阔。
传统方法在对碳纳米管进行镀覆时，存在诸多问题，不适合规模化生产。一方面是因为需要对碳纳米管进行分散，以提高镀覆的均一性；对碳纳米管进行分散可采用高速球磨分散也可采用低速球磨分散，然而不管是高速球磨分散还是低速球磨分散都仅适用于实验室少量样品的制备，在规模化生产中采用高速球磨容易损伤碳纳米管结构，采用低速球磨则存在打开碳纳米管团聚效率低的问题。另一方面是因为传统化学镀工序复杂，加工成本高，镀层中不可避免地含有钯等杂质，质量难以控制。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种碳纳米管表面镀覆方法，混合碳纳米管和镀层材料的碘化物，通过通电后碳纳米管自加热产生的热量(Q＝I2Rt)使碘化物快速热解，在碳纳米管表面镀覆镀层材料，制备方法简单易操作，可规模化生产，经济高效且环保。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：
将碳纳米管与镀层材料的碘化物混合均匀得到混合物并压实；
将压实后的混合物连接在一对石墨电极之间再抽真空；
于真空条件下通入脉冲电流，加热压实后的混合物至碘化物热解，从而在碳纳米管表面镀覆镀层材料，同时释放碘蒸气；
降温并通惰性气体吹扫排除碘蒸气，完成碳纳米管表面镀覆。
所述镀覆在碳纳米管表面的镀层材料为硅或金属单质，所述金属单质为镍、钛中任意一种。
所述镀层材料的碘化物包括碘化硅或金属碘化物。
所述金属碘化物为碘化镍、碘化钛中任意一种。
技术效果
与现有技术相比，本发明混合碳纳米管和镀层材料的碘化物，根据混合物的电阻调整脉冲电流的电流大小实现镀层材料碘化物的快速热解，在碳纳米管表面形成镀层，制备方法简单易操作，可规模化生产，经济高效且环保。
附图说明
图1为本发明实施例中晶须状多壁碳纳米管的SEM图；
图2为实施例1制得的镀硅碳纳米管的SEM图；
图3为实施例1制得的镀硅碳纳米管的XRD图谱；
图4为实施例2制得的镀钛碳纳米管的SEM图；
图5为实施例2制得的镀钛碳纳米管的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例以在碳纳米管表面镀覆硅层为例进行说明，具体步骤如下：
S1，按碳硅摩尔比1：0.5-2.0的比例分别称取晶须状多壁碳纳米管与碘化硅，混合均匀并压实；
S2，将压实后的碳纳米管与碘化硅混合物与一对石墨电极连接，再依次抽真空、通氩气，重复操作3次至彻底排除空气，再抽真空，使压实后的碳纳米管与碘化硅混合物处于真空状态下，真空度保持在9.0×10-8mbar；
S3，通入脉冲电流，电流大小为10mA-100A，优选1A，电流脉冲时间为0.1-10s，加热碳纳米管与碘化硅混合物至1100℃，碘化硅热解，在碳纳米管表面形成硅纳米晶粒，并产生碘蒸气；
S4，将表面镀覆有纳米硅的碳纳米管降温至110-200℃范围内，通氩气吹扫排除碘蒸气，制得镀硅碳纳米管。
优选地，称取碘化硅440g，称取晶须状多壁碳纳米管144g；晶须状多壁碳纳米管为苏州第一元素纳米技术有限公司生产，规格：长5-10μm、直径50-90nm、纯度99％，扫描电镜图如图1所示。
通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对本实施例制得镀硅碳纳米管进行结构表征，得到图2所示SEM图和图3所示XRD图谱。从图2的SEM图可以看出，碳纳米管分散效果较好，无明显团聚现象；纳米硅的晶粒尺寸在20nm左右，均匀的分布在碳纳米管表面；图中未发现其他杂质，说明获得的镀硅碳纳米管纯度较高。从图3的XRD图谱可以看出，在2Θ为25.10°出现碳纳米管的衍射峰；在2Θ为28.44°、47.30°、56.12°、69.13°、76.38°处出现衍射峰，均为硅的特征衍射峰，对应(111)、(220)、(311)、(400)、(331)衍射面，衍射峰与Si的XRD标准卡片(JCPDS 27-1402)相吻合，且图中无杂峰出现，与SEM图相对应，说明获得的镀硅碳纳米管纯度较高。
实施例2
本实施例以在碳纳米管表面镀覆钛层为例进行说明，具体步骤如下：
S1，按碳钛摩尔比1：0.6-1.8的比例分别称取晶须状多壁碳纳米管与碘化钛，混合均匀并压实；
S2，将压实后的碳纳米管与碘化钛混合物与一对石墨电极连接；再依次抽真空、通氩气，重复操作3次至彻底排除空气，再抽真空，使压实后的碳纳米管与碘化钛混合物处于真空状态下，真空度保持在9.0×10-8mbar；
S3，通入脉冲电流，电流大小为10mA-100A，优选0.5A，电流脉冲时间为0.1-5s，加热碳纳米管与碘化钛混合物至700℃，碘化钛热解，在碳纳米管表面形成钛纳米晶粒，并产生碘蒸气；
S4，将表面镀覆有纳米钛的碳纳米管温度降至110-200℃范围内，通氩气吹扫排除碘蒸气，制得镀钛碳纳米管。
优选地，称取碘化钛720g，称取晶须状多壁碳纳米管144g；晶须状多壁碳纳米管为苏州第一元素纳米技术有限公司生产，规格：长5-10μm、直径50-90nm、纯度99％，扫描电镜图如图1所示。
通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对本实施例制得镀钛碳纳米管进行结构表征，得到图4所示SEM图和图5所示XRD图谱。从图2的SEM图可以看出，碳纳米管分散效果较好，无团聚现象；纳米钛的晶粒尺寸在30nm左右，均匀的分布在碳纳米管表面；图中未发现其他杂质，说明获得的镀钛碳纳米管纯度较高。从图3的XRD图谱可以看出，在2Θ为24.86°出现碳纳米管的衍射峰；在2Θ为38.37°、44.60°、64.91°、77.99°处出现衍射峰，均为钛的特征衍射峰，对应(111)、(200)、(220)、(311)衍射面，衍射峰与Ti的XRD标准卡片(JCPDS88-2321)相吻合，且图中无杂峰出现，与SEM图相对应，说明获得的镀钛碳纳米管纯度较高。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种碳纳米管表面镀覆方法，其特征在于，包括：
将碳纳米管与镀层材料的碘化物混合均匀得到混合物并压实；
将压实后的混合物连接在一对石墨电极之间再抽真空；
于真空条件下通入脉冲电流，加热压实后的混合物至碘化物热解，从而在碳纳米管表面镀覆镀层材料，同时释放碘蒸气；
降温并通惰性气体吹扫排除碘蒸气，完成碳纳米管表面镀覆。
2.根据权利要求1所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述镀覆在碳纳米管表面的镀层材料为硅或金属单质，所述金属单质为镍、钛中任意一种。
3.根据权利要求2所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述镀层材料的碘化物包括碘化硅或金属碘化物，所述金属碘化物为碘化镍、碘化钛中任意一种。
4.根据权利要求2所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述镀覆在碳纳米管表面的镀层材料的粒径为5-50nm。
5.根据权利要求1所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述碳纳米管与镀层材料的摩尔比为1：0.5-3.0。
6.根据权利要求1所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述脉冲电流的电流大小为10mA-100A，电流脉冲时间为0.1-10s。
7.根据权利要求1所述碳纳米管表面镀覆方法，其特征是，所述碳纳米管降温至110-200℃后通惰性气体吹扫排除碘蒸气。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111018530A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 赛福纳米科技(徐州)有限公司 高硬超轻陶瓷复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1654321A (zh) * 2004-12-22 2005-08-17 哈尔滨工业大学 一种低压力下烧结碳纳米管直接合成金刚石的方法
CN201400709Y (zh) * 2009-04-28 2010-02-10 王永胜 稀有金属碘化提纯装置
CN102887506A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 南京大学 气相分解五羰基铁制备铁包覆多层石墨烯纳米复合材料的方法
CN102925872A (zh) * 2012-11-22 2013-02-13 吉林吉恩镍业股份有限公司 一种碳纳米管表面镀镍膜改性的方法
CN104674208A (zh) * 2015-01-26 2015-06-03 北京科技大学 对金刚石表面镀Mo及金刚石/Cu复合材料的制备方法
CN107074547A (zh) * 2014-10-17 2017-08-18 国立研究开发法人产业技术综合研究所 碳纳米管复合膜及该复合膜的制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1654321A (zh) * 2004-12-22 2005-08-17 哈尔滨工业大学 一种低压力下烧结碳纳米管直接合成金刚石的方法
CN201400709Y (zh) * 2009-04-28 2010-02-10 王永胜 稀有金属碘化提纯装置
CN102887506A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 南京大学 气相分解五羰基铁制备铁包覆多层石墨烯纳米复合材料的方法
CN102925872A (zh) * 2012-11-22 2013-02-13 吉林吉恩镍业股份有限公司 一种碳纳米管表面镀镍膜改性的方法
CN107074547A (zh) * 2014-10-17 2017-08-18 国立研究开发法人产业技术综合研究所 碳纳米管复合膜及该复合膜的制造方法
CN104674208A (zh) * 2015-01-26 2015-06-03 北京科技大学 对金刚石表面镀Mo及金刚石/Cu复合材料的制备方法

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