CN115305532A - 一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115305532A CN115305532A CN202210789297.9A CN202210789297A CN115305532A CN 115305532 A CN115305532 A CN 115305532A CN 202210789297 A CN202210789297 A CN 202210789297A CN 115305532 A CN115305532 A CN 115305532A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- copper
- nano tube
- composite material
- film
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法,将碳纳米管薄膜进行酸化与空隙化处理;配置复合电镀液:将硫酸铜、硫酸、添加剂和去离子水混合均匀后配置成电镀液;复合材料电镀过程:以金属铜为阳极,待镀碳纳米管薄膜为阴极,在控制电解液温度为22222℃、阴极电流密度为22122mA/cm2条件下,在配置好的电镀液中电镀3212h,即能在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。本发明首先通过电解法将碳纳米管薄膜中的空隙打开,为后续电镀过程中铜在碳纳米管薄膜内部沉积提供空间,以实现铜颗粒在碳纳米管薄膜内部的沉积,从而制备碳纳米管/铜复合材料。
Description
技术领域
本发明属于铜基复合材料技术领域,具体涉及一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法。
背景技术
铜基复合材料凭借其卓越的导电导热性能、高塑性、高韧性、高延展性等特点在电子电气、机械制造业等行业中被广泛应用。常见的增强相有碳纤维、碳纳米管、石墨烯和纳米陶瓷颗粒等。碳纳米管薄膜是由一维碳纳米管相互缠绕、链接形成的二维高导电、高导热碳材料。碳纳米管薄膜/铜层状复合材料是以碳纳米管薄膜为增强相,铜为基体的一种金属基复合材料,具有密度低、导电导热性能优良等特点。
常见的碳纳米管薄膜/铜层状复合材料的电镀制备方法实现了铜在碳纳米管表面的沉积;但由于碳纳米管薄膜致密度高,铜原子难以进入并沉积在碳纳米管薄膜内部。通过在传统的硫酸铜电镀液中添加不同种类添加剂,能够实现铜在碳纳米管薄膜内部的沉积,从而制备具有高导电、导热性能的碳纳米管/铜层状复合材料。
随着电子设备的快速更新迭代,电子元器件的功耗增大,导致大量热量的产生,而高温将会导致电子元器件失效。因此,对电子封装材料的散热性能提出了极高的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法,通过电解过程实现了碳纳米管薄膜的空隙化,为铜在碳纳米管薄膜内部的沉积提供空间;再通过在电镀液中引入多种添加剂,实现了铜在碳纳米管薄膜内部与表面的沉积,为高导热金属基复合材料提供了广泛的应用前景。
本发明采用以下技术方案:
一种碳纳米管/铜复合材料制备方法,包括以下步骤:
S1、将碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡,然后清洗至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、将步骤S1酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,电解得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、将硫酸铜、硫酸、添加剂和去离子水混合均匀后配置成复合电镀液;
S4、以金属铜为阳极,以步骤S2得到的碳纳米管薄膜为阴极,使用步骤S3得到的复合电镀液进行电镀,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
具体的,步骤S1中,将预处理的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合溶液中浸泡2.524h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,然后清洗至混合溶液变为中性,烘干得到厚度为52122μm的碳纳米管薄膜。
进一步的,将碳纳米管薄膜放入有机溶剂中浸泡,然后取出并在22221222℃进行退火处理,再随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜。
更进一步的,有机溶剂为丙酮或乙醇,浸泡时间为2.522h。
具体的,步骤S2中,使用浓度为2.521mol/L的硫酸水溶液作为电解液,电解液的温度为22222℃,阴极电流密度为2.522A/cm2,电解时间为3212h。
具体的,步骤S3中,电镀液包括五水硫酸铜、浓硫酸、添加剂和去离子水,硫酸铜的浓度为2.521mol/L,硫酸的浓度为2.55mol/L。
进一步的,添加剂为HCl、抑制剂、光亮剂和平整剂,抑制剂:HCl:光亮剂:平整剂的质量比为(1221222):(12522):(12522):(12522),抑制剂在电镀液中的浓度为1221222ppm。
更进一步的,抑制剂为聚乙二醇,光亮剂为聚二硫二丙烷磺酸钠,平整剂为健那绿B。
具体的,步骤S4中,复合电镀液的温度为22222℃,在阴极电流密度为22122mA/cm2,电镀的时间为3212h。
本发明的另一技术方案是,一种碳纳米管/铜复合材料。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
一种碳纳米管/铜复合材料制备方法,碳纳米管薄膜作为阴极,在硫酸溶液中经过电解后,体积膨胀,内部空隙增大,通过电解实现了碳纳米管薄膜的空隙化,为铜在碳纳米管薄膜内部的沉积提供空间,再通过电镀制备得到碳纳米管/铜复合材料,通过添加四种的添加剂,影响了铜在碳纳米管表面或内部的电镀程度及沉积速率,并通过控制电镀过程中的电流密度、电镀时间、溶液温度等工艺参数,实现电镀铜的厚度、晶粒大小的调控;制备过程采用的设备常见易得、工艺流程简单、成本低、可控性高,实现了碳纳米管薄膜内部电镀铜,并制备了碳纳米管薄膜/铜层状复合材料,提升了复合材料的导电性能、导热性能。
进一步的,碳纳米管薄膜的厚度为52122μm,表面可观察到碳纳米管相互缠结,碳纳米管薄膜表面微孔尺寸为3nm,为铜进入碳纳米管薄膜内部提供通道。
进一步的,通过预处理去除碳纳米管薄膜表面的无定形碳和杂质,提高碳纳米管薄膜纯度。
进一步的,将碳纳米管薄膜置于丙酮或乙醇中浸泡,去除石墨膜表面的残余有机物及杂质。
进一步的,通过改变电解液温度影响其活性,改变电解效率;通过改变阴极电流密度影响电解速度;通过改变电解时间影响碳纳米管薄膜的空隙率。
进一步的,电镀液包括五水硫酸铜、浓硫酸、添加剂和去离子水,通过硫酸铜提供可在镀液中迁移的铜离子,硫酸提高镀液导电性。
进一步的,通过改变四种添加剂加入量,通过其协同作用;影响电镀层的形貌与质量。
进一步的,聚乙二醇作为抑制剂抑制铜在表面生长,增加镀液与碳纳米管薄膜的润湿性;聚二硫二丙烷磺酸钠作为光亮剂使镀层致密光滑;健那绿B作为平整剂提高镀层的平整性。
进一步的,通过改变电镀液温度影响其活性,改变电镀效率;通过改变阴极电流密度影响电镀速度与镀层形貌;通过改变电镀时间影响镀层厚度。
综上所述,本发明以金属铜作为基体,碳纳米管为增强相,制备出具有高导电、导热性能、力学性能优良的碳纳米管/铜复合材料,操作简便,周期短,环境友好,适宜规模化制备和推广。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明流程图;
图2为电镀后,碳纳米管/铜复合材料的表面形貌图;
图3为电镀后,碳纳米管/铜复合材料的截面形貌图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明中,如果没有特别的说明,本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中,如果没有特别的说明,本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中,如果没有特别的说明,百分数(%)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。
本发明中,如果没有特别的说明,所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中,除非有其他说明,数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示,其中a和b都是实数。例如数值范围“6~22”表示本文中已经全部列出了“6~22”之间的全部实数,“6~22”只是这些数值组合的缩略表示。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式,可以分别为一个或多个下限,和一个或多个上限。
本发明中,本文中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
本发明中,除非另有说明,各个反应或操作步骤可以顺序进行,也可以按照顺序进行。优选地,本文中的反应方法是顺序进行的。
除非另有说明,本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外,任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
本发明提供了一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法,将碳纳米管薄膜进行酸化与空隙化处理;配置复合电镀液:将硫酸铜、硫酸、添加剂和去离子水混合均匀后配置成电解液;复合材料电镀过程:以金属铜为阳极,待镀碳纳米管薄膜为阴极,在控制电解液温度为22222℃、阴极电流密度为22122mA/cm2条件下,在配置好的电解液中电镀3212h,即能在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。本发明首先通过电解法将碳纳米管薄膜中的空隙打开,为后续电镀过程中铜在碳纳米管薄膜内部沉积提供空间,以实现铜颗粒在碳纳米管薄膜内部的沉积,从而制备碳纳米管/铜复合材料,本发明方法制备的金属基复合材料保留了两者的优良性能,同时弥补两者的不足,从而使复合材料具有优良的性能。
请参阅图1,本发明一种碳纳米管/铜复合材料制备方法,包括以下步骤:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理;
使用有机溶剂去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中,在22221222℃进行退火处理,然后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡2.524h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜。
其中,碳纳米管薄膜的厚度为52122μm。
有机溶剂为丙酮或乙醇,浸泡时间为2.522h。
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理;
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,浓度为2.521mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解液温度为22222℃、阴极电流密度为2.522A/cm2,进行电解3212h,得到空隙化的碳纳米管薄膜。
S3、配置复合电镀液;
电镀液包括五水硫酸铜、浓硫酸、添加剂和去离子水,硫酸铜的浓度为2.521mol/L,硫酸的浓度为2.55mol/L。
添加剂由聚乙二醇、HCl、聚二硫二丙烷磺酸钠和健那绿B以(1221222):(12522):(12522):(12522)的质量比组成,且聚乙二醇在酸性硫酸盐电镀铜镀液中的浓度为1221222ppm。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀。
以金属铜为阳极,经过步骤S1、S2处理的碳纳米管薄膜为阴极,控制步骤S3配置的复合电镀液的温度为22222℃,在阴极电流密度为22122mA/cm2条件下进行电镀3212h,即能在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例一种碳纳米管薄膜/铜复合材料及其制备方法按以下步骤进行:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理
使用丙酮溶液去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中进行退火处理,加热到222℃后保温,后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡2.5h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,2.5mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解温度为22℃,阴极电流密度为2.5A/cm2,电解时间为12h,得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、配置复合电镀液
配置成分为2.5mol/L硫酸铜、2.55mol/L硫酸、添加剂为浓度为12ppm的聚乙二醇、12ppm的HCl、1ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠、1ppm的健那绿B和去离子水均匀混合后配置成电解液。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀过程
以金属铜为阳极,以步骤S1和步骤S2处理后的碳纳米管薄膜为阴极,在步骤S3配置的复合电镀液中进行电镀,控制电解液温度为22℃、阴极电流密度为2mA/cm2,电镀时间为12h,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
最后获得厚度为215μm的碳纳米管/铜复合材料,其密度为3.41g·cm-3,电导率为4.22×125S·cm-1。
实施例2
本实施例一种碳纳米管薄膜/铜复合材料制备方法按以下步骤进行:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理
使用丙酮溶液去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中进行退火处理,加热到422℃后保温,后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡1h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,2.75mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解温度为45℃,阴极电流密度为1A/cm2,电解时间为2h,得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、配置复合电镀液
配置成分为2.75mol/L硫酸铜、2.55mol/L硫酸、添加剂为浓度为52ppm的聚乙二醇、52ppm的HCl、52ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠、52ppm的健那绿B和去离子水均匀混合后配置成电解液。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀过程
以金属铜为阳极,经过步骤S1、S2处理的碳纳米管薄膜为阴极,在步骤S3配置的电镀液中进行电镀,控制电解液温度为45℃、阴极电流密度为22mA/cm2,电镀时间为6h,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
最后获得厚度为126μm的碳纳米管/铜复合材料,其密度为2.62g·cm-3,电导率为4.73×125S·cm-1。
实施例3
本实施例一种碳纳米管薄膜制备方法按以下步骤进行:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理
使用丙酮溶液去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中进行退火处理,加热到622℃后保温,后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡2h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,2.25mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解温度为62℃,阴极电流密度为2A/cm2,电解时间为5h,得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、配置复合电镀液
配置成分为2.25mol/L硫酸铜、2.55mol/L硫酸、添加剂为浓度为522ppm的聚乙二醇、252ppm的HCl、252ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠、252ppm的健那绿B和去离子水均匀混合后配置成电镀液。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀过程
以金属铜为阳极,经过步骤S1、S2处理的碳纳米管薄膜为阴极,在步骤S3配置的电镀液中进行电镀,控制电镀液温度为62℃、阴极电流密度为52mA/cm2,电镀时间为4h,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
最后获得厚度为172μm的碳纳米管/铜复合材料,其密度为3.22g·cm-3,电导率为4.62×125S·cm-1。
实施例4
本实施例一种碳纳米管薄膜/铜复合材料制备方法按以下步骤进行:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理
使用丙酮溶液去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中进行退火处理,加热到222℃后保温,后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡3h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,1mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解温度为22℃,阴极电流密度为2.6A/cm2,电解时间为12h,得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、配置复合电镀液
配置成分为2.2mol/L硫酸铜、2.55mol/L硫酸、添加剂为浓度为1222ppm的聚乙二醇、522ppm的HCl、522ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠、522ppm的健那绿B和去离子水均匀混合后配置成电镀液。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀过程
以金属铜为阳极,经过步骤S1、S2处理的碳纳米管薄膜为阴极,在步骤S3配置的电镀液中进行电镀,控制电镀液温度为22℃、阴极电流密度为22mA/cm2,电镀时间为6h,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
最后获得厚度为332μm的碳纳米管/铜复合材料,其密度为3.95g·cm-3,电导率为4.92×125S·cm-1。
实施例5
本实施例一种碳纳米管薄膜/铜复合材料制备方法按以下步骤进行:
S1、碳纳米管薄膜的酸化处理
使用丙酮溶液去除碳纳米管薄膜表面上的残余有机物与杂质,放入真空管式炉中进行退火处理,加热到1222℃后保温,后随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜;将预处理后的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡4h,硫酸和硝酸的浓度均为2.5mol/L,用蒸馏水进行清洗,直至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、碳纳米管薄膜的空隙化处理
将酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,使用石墨电极作为阳极,2.65mol/L的硫酸水溶液作为电解液,控制电解温度为35℃,阴极电流密度为1.5A/cm2,电解时间为7h,得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、配置复合电镀液
配置成分为2.65mol/L硫酸铜、2.55mol/L硫酸、添加剂为浓度为322ppm的聚乙二醇、222ppm的HCl、222ppm的聚二硫二丙烷磺酸钠、222ppm的健那绿B和去离子水均匀混合后配置成电镀液。
S4、碳纳米管/铜复合材料电镀过程
以金属铜为阳极,经过步骤S1、S2处理的碳纳米管薄膜为阴极,在步骤S3配置的电镀液中进行电镀,控制电镀液温度为35℃、阴极电流密度为122mA/cm2,电镀时间为3h,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
最后获得厚度为356μm的碳纳米管/铜复合材料,其密度为3.26g·cm-3,电导率为4.25×125S·cm-1。
请参阅图2,为碳纳米管/铜复合材料表面电镜图,镀层致密,平整性好,晶粒细小。
请参阅图3,为碳纳米管/铜复合材料截面电镜图,实现了铜在碳纳米管薄膜内部的沉积。
综上所述,本发明一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法,具有以下优点:
1、碳纳米管薄膜在硫酸溶液的电解过程中,负极产生的氢气使碳纳米管薄膜的体积膨胀,为铜在碳纳米管薄膜内部的沉积提供空间,为碳纳米管薄膜内部电镀铜提供了一种可行方案;
2、通过添加不同种类的添加剂,影响了铜在碳纳米管表面或内部的电镀程度及沉积速率,并通过控制电镀过程中的电流密度、电镀时间、溶液温度等工艺参数,实现电镀铜的厚度、晶粒大小的调控;
3、该制备过程采用的设备常见易得、工艺流程简单、成本低、可控性高,实现了碳纳米管薄膜内部电镀铜,并制备了碳纳米管薄膜/铜层状复合材料,提升了复合材料的导电性能、导热性能等。
使用本方法制备得到的碳纳米管/铜复合材料的导热性能得到大幅提升,为碳纳米管/金属复合材料的制备提供了一种高效且实用的思路。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合酸液中浸泡,然后清洗至溶液变为中性,烘干后得到表面引入活性基团的碳纳米管薄膜;
S2、将步骤S1酸化处理后的碳纳米管薄膜作为阴极,电解得到空隙化的碳纳米管薄膜;
S3、将硫酸铜、硫酸、添加剂和去离子水混合均匀后配置成复合电镀液;
S4、以金属铜为阳极,以步骤S2得到的碳纳米管薄膜为阴极,使用步骤S3得到的复合电镀液进行电镀,在阴极得到碳纳米管/铜复合材料。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,步骤S1中,将预处理的碳纳米管薄膜置于硫酸和硝酸的混合溶液中浸泡0.5~4h,硫酸和硝酸的浓度均为0.5mol/L,然后清洗至混合溶液变为中性,烘干得到厚度为5~100μm的碳纳米管薄膜。
3.根据权利要求2所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,将碳纳米管薄膜放入有机溶剂中浸泡,然后取出并在200~1000℃进行退火处理,再随炉冷至室温,得到预处理的碳纳米管薄膜。
4.根据权利要求3所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,有机溶剂为丙酮或乙醇,浸泡时间为0.5~2h。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,步骤S2中,使用浓度为0.5~1mol/L的硫酸水溶液作为电解液,电解液的温度为20~80℃,阴极电流密度为0.5~2A/cm2,电解时间为3~12h。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,步骤S3中,电镀液包括五水硫酸铜、浓硫酸、添加剂和去离子水,硫酸铜的浓度为0.5~1mol/L,硫酸的浓度为0.55mol/L。
7.根据权利要求6所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,添加剂为抑制剂、HCl、光亮剂和平整剂,抑制剂:HCl:光亮剂:平整剂的质量比为(10~1000):(1~500):(1~500):(1~500),抑制剂在电镀液中的浓度为10~1000ppm。
8.根据权利要求7所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,抑制剂为聚乙二醇,光亮剂为聚二硫二丙烷磺酸钠,平整剂为健那绿B。
9.根据权利要求1所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法,其特征在于,步骤S4中,复合电镀液的温度为20~80℃,在阴极电流密度为2~100mA/cm2,电镀的时间为3~12h。
10.一种碳纳米管/铜复合材料,其特征在于,根据权利要求1所述的碳纳米管/铜复合材料制备方法制备而成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210789297.9A CN115305532A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210789297.9A CN115305532A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115305532A true CN115305532A (zh) | 2022-11-08 |
Family
ID=83857734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210789297.9A Pending CN115305532A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115305532A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115787008A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-14 | 江西省纳米技术研究院 | 高导电、高强度金属化碳纳米管薄膜及其制备方法 |
-
2022
- 2022-07-06 CN CN202210789297.9A patent/CN115305532A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115787008A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-14 | 江西省纳米技术研究院 | 高导电、高强度金属化碳纳米管薄膜及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110592621B (zh) | 采用高频脉冲制备纳米孪晶铜层的方法 | |
KR101093663B1 (ko) | 단일 공정 전기증착법을 이용한 czts 박막의 제조방법 | |
CN100449038C (zh) | 因瓦合金箔的制备方法 | |
CN115305532A (zh) | 一种碳纳米管/铜复合材料及其制备方法 | |
CN112864399A (zh) | 集流体及其制备方法、锌负极及其制备方法和应用 | |
CN114059116B (zh) | 一种电沉积制备FeCoNiCuSn高熵合金的方法 | |
Kamel et al. | Nickel electrodeposition from novel lactate bath | |
Syamsuir et al. | Electrolyte temperature dependency of electrodeposited nickel in sulfate solution on the hardness and corrosion behaviors | |
CN114250489B (zh) | 一种基于电沉积法制备铜铁合金的方法 | |
CN110644025A (zh) | 一种超薄镍铜合金箔及其制备方法 | |
CN114824263B (zh) | 一种Zn@Zn-E复合负极及其制备和在水系锌离子电池中的应用 | |
CN112176372B (zh) | 一种以二氯化钴和五氯化钽为原料低温制备钴钽合金涂层的方法 | |
CN103490053B (zh) | 一种用于锂离子电池的碳纳米管掺杂氧化锡负极材料的制备方法 | |
CN110085429B (zh) | 一种铝电解电容器用中高压阳极铝箔脉冲沉积纳米锡点的方法 | |
CN103474642B (zh) | 一种用于锂离子电池的氧化锡负极材料及其制备方法 | |
CN105568324A (zh) | 一种高性能的表面合金化铜材料的制备方法 | |
Tian et al. | Manufacturing microporous foam zinc materials with high porosity by electrodeposition | |
CN117488357B (zh) | 析氧电极材料及其制备方法和应用 | |
CN111074309B (zh) | 一种Sn-Ni合金负极材料的制备方法 | |
CN109537008B (zh) | 一种室温电沉积制备铝镧合金膜方法 | |
CN113463151B (zh) | 在非金属材料表面镀镍的方法 | |
CN112290007B (zh) | 自支撑结构锌铜合金负极的制备方法 | |
CN116329501B (zh) | 一种铝电解电容器用中高压阳极铝箔熔融预锡化渗透处理的方法 | |
CN108642536B (zh) | 以1,2-二氯乙烷为添加剂的离子液体中电沉积金属锌的方法 | |
CN116770242A (zh) | 一种用于电解水制氢的非晶态铜钨合金及其制备方法 |
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 |