CN206139828U - 一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，包括真空泵、收集瓶、石英管、超声雾化器、微波辅助加热器、防微波泄漏装置、载气输送装置，先进行碳纳米管预处理，并配制银氨溶液和化学镀溶液，采用本实用新型进行化学镀，先将两种溶液分别进行超声雾化，并使两种雾化物在石英管内相互接触混合并发生反应，所得粉体收集在收集瓶内，取出后反复洗涤后干燥得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管；本实用新型将碳纳米管分散于喷雾液滴中，提高碳纳米管和镀银的分散性，避免常规方法中溶液自分解现象、大颗粒单体银的生成和银镜反应的发生，所制备的镀层均匀，银颗粒尺寸在纳米尺度；装置简便，操作方便，节能环保，能够实现量产。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，属于碳纳米管化学法镀银的技术领域。
背景技术
碳纳米管自从1991年被发现以来已引起人们广泛关注，碳纳米管具有较高的长径比( 直径为几十纳米以内, 长度为几微米到几百微米)，是目前最细的纤维材料，它已表现出优异的力学性能和独特的电学性能，用不同的物质对碳纳米管进行包覆，可得到另一类一维材料，实验表明，单根多层碳纳米管扬氏模量平均为1.8 TPa ，显示出超强力学性能，弯曲强度达14.2Gpa，显示出超强韧性，因此碳纳米管在复合材料领域将有巨大的前景。
在碳纳米管表面镀金属，可以将进一步改善与基体的润湿性和界面结合，有利于提高导电性、抗蚀性、硬度、润滑性等性能，不仅可作为一种改善的导电材料，还可以作为耐蚀、耐磨涂层、热障和封严涂层、微波吸收材料等。
在碳纳米管外表面包覆金属物质，将使碳纳米管与金属基之间形成连续高强度结合，克服碳纳米管与金属基体结合性很差的缺点，这是利用碳纳米管制备超强复合材料不可缺少的关键环节，因为许多金属都能通过化学镀方法沉积在几乎所有经过处理后的衬底上，因此可以利用化学镀方法包覆碳纳米管，迄今为止，人们对微米级的颗粒或纤维的化学镀覆进行了较多的研究，有些技术已经成熟，然而，对于纳米级颗粒的化学镀覆研究却进行得很少，特别对于碳纳米管来说，表面曲率大，分散困难，技术要求更高，其高度的石墨化结构，使得表面反应活性很低，很难获得连续性致密性较好的镀层，在传统的化学镀的过程中，碳纳米管本身难以均匀分散，金属也很难均匀的镀覆在其表面，且由于溶液中发生的反应存在空间不均匀性，部分金属颗粒在溶液中过分长大，不能按照预想的镀覆碳纳米管。
从文献可知对于这些问题的主要解决方法有以下几种：1）在化学镀液中添加分散剂，这样可以相对减少团聚问题的产生，但是会影响化学镀覆的银与碳纳米管的结合力。2）采用搅拌和超声震荡结合的办法，但是现在一般是将超声震荡装置置于容器之外，其震荡的效果大为减弱。3）采用减缓溶液的滴入速度来解决反应过快镀覆不均匀问题，但是由于在反应液存在过大浓度梯度，因此单纯靠控制滴入速度是很难解决以上问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，包括真空泵1、收集瓶2、石英管4、超声雾化器、微波辅助加热器7、防微波泄漏装置5、载气输送装置6，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4穿过防微波泄漏装置5，其一端分别与两个以上的超声雾化器和载气输送装置8连接，另一端与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内。
所述载气输送装置6为鼓风机，防微波泄漏装置5为金属外壳，如钢板壳。
所述石英管4两端设有端盖3，端盖3上设有连接孔，或者石英管4通过玻璃胶封堵，封堵时留下连接孔，通过连接孔实现两端的装置连接。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
（1）碳纳米管的预处理
将碳纳米管依次进行酸化、敏化和活化的预处理，将预处理后的碳纳米管按照质量体积比1：200g/mL加入分散剂中，超声处理得到碳纳米管悬浮液；
（2）银氨溶液的制备
在浓度为15g/L-20g/L硝酸银的悬浮液加入质量分数为25%的氨水至悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至10-11后得到主盐溶液A；
（3）化学镀溶液的制备
将还原剂和去离子水按体积比1:3-1:5混合得到混合溶液B，将步骤（2）的主盐溶液A和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比3:1-5:1混合后，超声震荡混合均匀获得悬浮液C；将混合溶液B和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比3:1-5:1混合后，超声波仪器中震荡混合均匀获得悬浮液D；
（4）碳纳米管的化学镀银
选取主盐溶液A和悬浮液D组合、混合溶液B和悬浮液C组合、悬浮液C和悬浮液D组合，这三种组合中的一种进行后续化学镀反应，将选取的组合中的两种溶液分别在超声雾化器中进行超声雾化，采用载气输送装置6将空气作为载气，将雾化液滴送入石英管4中，两种雾化物在石英管4中相互接触混合并发生反应，反应过程，采用微波辅助加热器7微波加热至60-80℃，所得粉体在真空泵1抽气的作用下，收集在收集瓶2内，收集完成后在去离子水中反复洗涤至中性，干燥后得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
步骤（1）所述酸化是按照1.5:100g/mL-3:100g/mL的比例，将碳纳米管加入混酸中得到的混合物，再加热至70℃回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管，其中混酸是由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合。
步骤（1）所述敏化是按照1:100g/mL-2:100g/mL，将酸化处理后的碳纳米管加入敏化液中超声处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液由100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9g SnCl2配制成。
步骤（1）所述活化是按照1:100g/mL-2:100g/mL，将敏化处理后的碳纳米管加入活化液中超声处理30min-60min，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到活化后的碳纳米管，其中活化液由100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09g PdCl2配制成。
步骤（1）所述的分散剂为无水乙醇和水按照体积比1：1混合的混合物。
步骤（3）所述的还原剂为水合肼、甲醛、右旋葡萄糖、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二胺、乙二醛、硼氢化钠、内缩醛、三乙醇胺、丙三醇、鞣酸或米吐尔。
步骤（4）所述干燥是在50-60℃干燥24h。
本实用新型所述碳纳米管的纯度为95-99.9％。
本实用新型与现有的技术相比所具有的优点和积极的效果：
（1）本设备简单，流程简单，安全可靠，易于实现连续化制备。
（2）本超声波雾化技术能使反应的液滴控制在1-10微米级别，碳纳米管随雾化液滴喷出，极大的提高了碳纳米管的分散性。
（3）通过液滴间的接触、混合并发生反应，形成的液滴的体积和浓度有限，因而可避免常规化学镀法中易发生的溶液自分解、银镜反应以及大颗粒银单质的形成等情况的发生。
（4）雾体的相对雾化和喷入速度可调，反应过程可选择施加微波场以促进反应的进行，实现化学镀反应速度的调控，易于控制镀银层的晶粒度。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型石英管的端盖处连接示意图；
图3为本实用新型实施例1得到的均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图；
图4为本实用新型实施例1得到的均匀包覆金属银的碳纳米管的XRD图；
图5为本实用新型实施例2得到的均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图；
图6为本实用新型实施例3得到的均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图；
图7为本发明实施例5得到的均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图；
图中，1-真空泵，2-收集瓶，3-端盖，4-石英管，5-防微波泄露装置，6-载气输送装置，7-微波辅助加热器，8-超声雾化器Ⅰ，9-超声雾化器Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
实施例1
本实施例所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的的装置，如图1、2所示，包括真空泵1、收集瓶2、端盖3、石英管4、防微波泄露装置5、载气输送装置6、微波辅助加热器7、超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4两端穿过防微波泄漏装置5，石英管4两端设有端盖3，端盖3上设有连接孔，石英管4一端的端盖3分别与超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9和载气输送装置6连接，另一端的端盖3与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内，防微波泄漏装置5为金属钢板外壳。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
步骤1）碳纳米管的预处理
（1）碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管加入混酸中，混酸由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合配成，碳纳米管的加入量为每100mL的混酸中加入1.5g碳纳米管，然后在70℃的水浴锅中加热回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；
（2）敏化处理：将酸化处理后的碳纳米管按照1:100g/mL加入敏化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液为100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9g SnCl2混合得到；
（3）活化处理：将敏化处理后的碳纳米管按照1:100g/mL加入活化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到预处理完成后的碳纳米管，其中活化液为100mL的去离子、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09g PdCl2混合得到；
将活化处理后的碳纳米管1g加入200mL的分散剂中，超声处理60min，得到碳纳米管悬浮液，其中分散剂为无水乙醇和去离子水按照体积比1：1混合的混合物；
步骤2）银氨溶液的配制
在100mL浓度为15g/L的硝酸银悬浮液中加入质量分数为25%的氨水至硝酸银悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至10后得到主盐溶液A；
步骤3）化学镀溶液的配制
将还原剂甲醛和去离子水按体积比1:3混合得到混合溶液B，将混合溶液B和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比4:1混合后，超声波仪器中震荡混合均匀获得悬浮液D；
步骤4）碳纳米管的化学镀
分别将主盐溶液A和悬浮液D加到超声雾化器Ⅰ8和超声雾化器Ⅱ9中，通电进行超声雾化，采用载气输送装置鼓风机6将空气作为载气将雾化液滴送入石英管4中，喷入最大雾化率大于3毫升/分钟，采用微波辅助加热器7控制石英管4内的温度为60℃，通过真空泵1将反应后的粉体抽出收集到收集瓶2中，将收集的粉体用去离子水反复洗涤到中性后，在温度为60℃烘箱中干燥24h，得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
图3为本实施例得到的表面均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图，由图可见，碳纳米管的镀银层主要是以银簇和颗粒状包裹在碳纳米管的表面，少数地方出现团聚的银颗粒；图4为本实施例的得到的表面均匀包覆金属银的碳纳米管的XRD衍射图谱，可见碳纳米管化学镀银后的的XRD衍射图谱的主强峰与FCC的银的标准峰图谱相对应，说明碳纳米管化学镀银的镀银层为FCC的银晶体。
实施例2
本实施例所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的的装置，包括真空泵1、收集瓶2、石英管4、防微波泄露装置5、载气输送装置6、微波辅助加热器7、超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4穿过防微波泄漏装置5，石英管4两端是磨口的，用玻璃胶进行封堵，封堵玻璃胶上有连接孔，石英管4一端分别与超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9和载气输送装置6连接，另一端与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内，防微波泄漏装置5为金属钢板外壳。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
步骤1）碳纳米管的预处理
（1）碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管加入混酸中，混酸由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合配成，碳纳米管的加入量为每100mL的混酸中加入2g碳纳米管，然后在70℃的水浴锅中加热回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；
（2）敏化处理：将酸化处理后的碳纳米管按照2:100g/mL加入敏化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液为100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9g SnCl2混合得到；
（3）活化处理：将敏化处理后的碳纳米管按照2:100g/mL加入活化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到预处理完成后的碳纳米管，其中活化液为100mL的去离子、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09g PdCl2混合得到；
将活化处理后的碳纳米管1g加入200mL的分散剂中，超声处理60min，得到碳纳米管悬浮液，其中分散剂为无水乙醇和去离子水按照体积比1：1混合的混合物；
步骤2）银氨溶液的配制
在100mL浓度为20g/L的硝酸银悬浮液中加入质量分数为25%的氨水至硝酸银悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至11后得到主盐溶液A；
步骤3）化学镀溶液的配制
将还原剂水合肼和去离子水按体积比1:4混合得到混合溶液B，将步骤（2）的主盐溶液A和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比3:1混合后，超声震荡混合均匀获得悬浮液C；
步骤4）碳纳米管的化学镀
分别将混合溶液B和悬浮液C加到超声雾化器Ⅰ8和超声雾化器Ⅱ9中，通电进行超声雾化，采用载气输送装置鼓风机6将空气作为载气将雾化液滴送入石英管4中，喷入最大雾化率大于3毫升/分钟，采用微波辅助加热器7控制石英管4内的温度为70℃，通过真空泵1将反应后的粉体抽出收集到收集瓶2中，将收集的粉体用去离子水反复洗涤到中性后，在温度为60℃烘箱中干燥24h，得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
图5为实施例2得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管TEM图，由图可见，碳纳米管的镀银层主要是以颗粒的银状包裹在碳纳米管的表面；XRD分析可知碳纳米管化学镀银后的的XRD衍射图谱的主强峰与FCC的银的标准峰图谱相对应，说明碳纳米管化学镀银的镀银层为FCC的银晶体。
实施例3
本实施例所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的的装置，包括真空泵1、收集瓶2、端盖3、石英管4、防微波泄露装置5、载气输送装置6、微波辅助加热器7、超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4穿过防微波泄漏装置5，石英管4两端设有端盖3，端盖3上设有连接孔，石英管4一端的端盖3分别与超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9和载气输送装置6连接，另一端的端盖3与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内，防微波泄漏装置5为金属钢板外壳。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
步骤1）碳纳米管的预处理
（1）碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管加入混酸中，混酸由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合配成，碳纳米管的加入量为每100mL的混酸中加入3g碳纳米管，然后在70℃的水浴锅中加热回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；
（2）敏化处理：将酸化处理后的碳纳米管按照1.5:100g/mL加入敏化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液为100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9gSnCl2混合得到；
（3）活化处理：将敏化处理后的碳纳米管按照2:100g/mL加入活化液中超声60min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到预处理完成后的碳纳米管，其中活化液为100mL的去离子、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09g PdCl2混合得到；
将活化处理后的碳纳米管1g加入200mL的分散剂中，超声处理60min，得到碳纳米管悬浮液，其中分散剂为无水乙醇和去离子水按照体积比1：1混合的混合物；
步骤2）银氨溶液的配制
在100mL浓度为18g/L的硝酸银悬浮液中加入质量分数为25%的氨水至硝酸银悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至10后得到主盐溶液A；
步骤3）化学镀溶液的配制
将还原剂硼氢化钠和去离子水按体积比1:5混合得到混合溶液B，将步骤（2）的主盐溶液A和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比4:1混合后，超声震荡混合均匀获得悬浮液C；将混合溶液B和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比5:1混合后，超声波仪器中震荡混合均匀获得悬浮液D；
步骤4）碳纳米管的化学镀
分别将悬浮液C和悬浮液D加到超声雾化器Ⅰ8和超声雾化器Ⅱ9中，通电进行超声雾化，采用载气输送装置鼓风机6将空气作为载气将雾化液滴送入石英管4中，喷入最大雾化率大于3毫升/分钟，采用微波辅助加热器7控制石英管4内的温度为80℃，通过真空泵1将反应后的粉体抽出收集到收集瓶2中，将收集的粉体用去离子水反复洗涤到中性后，在温度为55℃烘箱中干燥24h，得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
图6为实施例3得到的表面均匀包覆金属银的碳纳米管TEM图，由图可见，碳纳米管的镀银层主要是颗粒状的银包裹在碳纳米管的表面，有的地方出现大团聚的银颗粒；XRD分析结果同实施例1相同。
实施例4
本实施例所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的的装置，包括真空泵1、收集瓶2、端盖3、石英管4、防微波泄露装置5、载气输送装置6、微波辅助加热器7、超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4穿过防微波泄漏装置5，石英管4两端设有端盖3，端盖3上设有连接孔，石英管4一端的端盖3分别与超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9和载气输送装置6连接，另一端的端盖3与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内，防微波泄漏装置5为金属钢板外壳。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
步骤1）碳纳米管的预处理
（1）碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管加入混酸中，混酸由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合配成，碳纳米管的加入量为每100mL的混酸中加入3g碳纳米管，然后在70℃的水浴锅中加热回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；
（2）敏化处理：将酸化处理后的碳纳米管按照1.5:100g/mL加入敏化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液为100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9gSnCl2混合得到；
（3）活化处理：将敏化处理后的碳纳米管按照2:100g/mL加入活化液中超声50min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到预处理完成后的碳纳米管，其中活化液为100mL的去离子、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09g PdCl2混合得到；
将活化处理后的碳纳米管1g加入200mL的分散剂中，超声处理60min，得到碳纳米管悬浮液，其中分散剂为无水乙醇和去离子水按照体积比1：1混合的混合物；
步骤2）银氨溶液的配制
在100mL浓度为20g/L的硝酸银悬浮液中加入质量分数为25%的氨水至硝酸银悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至10后得到主盐溶液A；
步骤3）化学镀溶液的配制
将还原剂鞣酸和去离子水按体积比1:4混合得到混合溶液B，将步骤（2）的主盐溶液A和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比5:1混合后，超声震荡混合均匀获得悬浮液C；
步骤4）碳纳米管的化学镀
分别将混合溶液B和悬浮液C加到超声雾化器Ⅰ8和超声雾化器Ⅱ9中，通电进行超声雾化，采用载气输送装置鼓风机6将空气作为载气将雾化液滴送入石英管4中，喷入最大雾化率大于3毫升/分钟，采用微波辅助加热器7控制石英管4内的温度为70℃，通过真空泵1将反应后的粉体抽出收集到收集瓶2中，将收集的粉体用去离子水反复洗涤到中性后，在温度为50℃烘箱中干燥24h，得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
图7为实施例4得到的表面均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图，由图可见，碳纳米管的镀银层主要是颗粒状的银包裹在碳纳米管的表面，出现少数团聚的银颗粒；XRD分析结果同实施例1相同。
实施例5
本实施例所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的的装置，包括真空泵1、收集瓶2、石英管4、防微波泄露装置5、载气输送装置6、微波辅助加热器7、超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9，微波辅助加热器7包裹在石英管4外部，防微波泄漏装置5包裹在微波辅助加热器7外部及石英管4两端，石英管4穿过防微波泄漏装置5，石英管4两端用玻璃胶进行封堵，封堵玻璃胶上有连接孔，石英管4一端分别与超声雾化器Ⅰ8、超声雾化器Ⅱ9和载气输送装置6连接，另一端与收集瓶2连接，收集瓶2还与真空泵1连接，真空泵1将石英管4内反应完成的粉体抽到收集瓶2内，防微波泄漏装置5为金属钢板外壳。
所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法，具体包括以下步骤：
步骤1）碳纳米管的预处理
（1）碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管加入混酸中，混酸由质量分数98%的浓硫酸和质量分数65%的浓硝酸按体积比3:1混合配成，碳纳米管的加入量为每100mL的混酸中加入2.5g碳纳米管，然后在70℃的水浴锅中加热回流3h，然后用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到酸化后的碳纳米管；
（2）敏化处理：将酸化处理后的碳纳米管按照2:100g/mL加入敏化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，60℃干燥24h后得到敏化后的碳纳米管，其中敏化液为100mL的去离子水、质量分数37%的浓盐酸3.5mL、1.9g SnCl2混合得到；
（3）活化处理：将敏化处理后的碳纳米管按照1.5:100g/mL加入活化液中超声30min处理后，用去离子水稀释并洗涤至中性，将得到的碳纳米管分离，干燥后得到预处理完成后的碳纳米管，其中活化液为100mL的去离子、质量分数37%的浓盐酸1.7mL、0.09gPdCl2混合得到；
将活化处理后的碳纳米管1g加入200mL的分散剂中，超声处理60min，得到碳纳米管悬浮液，其中分散剂为无水乙醇和去离子水按照体积比1：1混合的混合物；
步骤2）银氨溶液的配制
在100mL浓度为20g/L的硝酸银悬浮液中加入质量分数为25%的氨水至硝酸银悬浮液澄清，再用浓度为5mol/L的NaOH溶液调节pH值至10后得到主盐溶液A；
步骤3）化学镀溶液的配制
将还原剂酒石酸钾钠和去离子水按体积比1:5混合得到混合溶液B，将步骤（2）的主盐溶液A和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比3:1混合后，超声震荡混合均匀获得悬浮液C；将混合溶液B和步骤（1）的碳纳米管悬浮液按体积比3:1混合后，超声波仪器中震荡混合均匀获得悬浮液D；
步骤4）碳纳米管的化学镀
分别将悬浮液C和悬浮液D加到超声雾化器Ⅰ8和超声雾化器Ⅱ9中，通电进行超声雾化，采用载气输送装置鼓风机6将空气作为载气将雾化液滴送入石英管4中，喷入最大雾化率大于3毫升/分钟，采用微波辅助加热器7控制石英管4内的温度为60℃，通过真空泵1将反应后的粉体抽出收集到收集瓶2中，将收集的粉体用去离子水反复洗涤到中性后，在温度为60℃烘箱中干燥24h，得到表面均匀包覆金属银的碳纳米管。
本实施例5得到的表面均匀包覆金属银的碳纳米管的TEM图，由图可见，碳纳米管的镀银层主要是以银簇和颗粒状的银包裹在碳纳米管的表面，少数地方出现团聚的银颗粒；XRD分析结果同实施例1相同。
当需要三种以上的溶液进行喷雾时，设有三个以上的超声雾化器，其他部件及连接关系与实施例1相同，也能达到预期效果。
以上实施例仅为实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，其特征在于，包括真空泵、收集瓶、石英管、超声雾化器、微波辅助加热器、防微波泄漏装置、载气输送装置，微波辅助加热器包裹在石英管外部，防微波泄漏装置包裹在微波辅助加热器外部及石英管两端，石英管两端穿过防微波泄漏装置，其一端分别与两个以上的超声雾化器和载气输送装置连接，另一端与收集瓶连接，收集瓶还与真空泵连接。
2.根据权利要求1所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，其特征在于，所述载气输送装置为鼓风机，防微波泄漏装置为金属外壳。
3.根据权利要求1所述碳纳米管表面均匀包覆金属银的装置，其特征在于，所述石英管两端设有端盖，端盖上设有连接孔，或者石英管通过玻璃胶封堵，封堵时留下连接孔。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106270500A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法及装置 |
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