專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法。
背景技術(shù)：
碳納米管具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電學(xué)磁學(xué)性能，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)備受關(guān)注。在碳納米管表面負(fù)載金屬將會(huì)進(jìn)一步改善其導(dǎo)電性、耐腐蝕性、潤(rùn)滑性等物理性能，可作為改善的導(dǎo)電材料，還可作為耐腐蝕、耐磨涂層、微波吸收材料等。于碳納米管本身具有較高的比表面積，如果金屬顆粒同樣具有較高的分散性，就使得這種復(fù)合材料有很高的催化活性，可應(yīng)用到納米電子儀器，燃料電池和磁性記錄等方面。目前納米銅鎳合金/碳納米管復(fù)合粉體的制備方法存在工藝復(fù)雜、成本高和納米顆粒尺寸難控制的問(wèn)題。微波法在簡(jiǎn)單易控的條件下即可制得納米銅鎳固溶體/碳納米管復(fù)合粉體，其中納米銅鎳固溶體尺寸可控，分散均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的制備方法存在工藝復(fù)雜、成本高和納米顆粒尺寸難控制的問(wèn)題，而提出一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法。本發(fā)明中的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法按以下步驟進(jìn)行一、將 O. 05mol/L O. 5mol/L 的 NiSO4 · 6H20 溶液與 O. 05mol/L O. 5mol/L 的CuSO4 · 5H20溶液按體積比為1:(廣10)的比例混合均勻，超聲處理ltT2h，得混合溶液A ;二、將酸化處理后的碳納米管加入到溶液A，得混合溶液B，超聲ltT2h，其中，酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為(lg 3g) :0.1mol0三、將O. 05mol/L O. 5mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻，得混合溶液C ；四、將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為(5 10) :1的比例混合均勻，然后放入微波爐中反應(yīng)5mirT50min，在溫度為20°C 24°C條件下，冷卻Ihlh，得初提液D ;五、將步驟四得到的初提液D經(jīng)過(guò)濾、淋洗和干燥過(guò)程得到碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體粉末。本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在堿性條件下，以水合肼為還原劑，在還原銅、鎳離子的同時(shí)產(chǎn)生大量氮?dú)猓苡行ё柚辜{米銅鎳固溶體的氧化，并且反應(yīng)后的副產(chǎn)物為水，不影響反應(yīng)。2、本發(fā)明中經(jīng)過(guò)酸化的碳納米管在反應(yīng)中既是分散劑又是模板，在管壁和管口上有豐富的含氧基團(tuán)，為納米銅鎳合金提供了大量的結(jié)合點(diǎn)，同時(shí)，其有效地控制了銅鎳納米粒子的尺寸，并防止其團(tuán)聚。
3、本發(fā)明不用表面活性劑，而且能有效控制納米銅鎳固溶體的尺寸，制備的碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體不但電性能較銅鎳合金優(yōu)越，而且克服了單質(zhì)銅不易儲(chǔ)存易氧化的缺點(diǎn)。4、本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)時(shí)間短，納米銅鎳固溶體顆粒易控制。5、本發(fā)明制備的復(fù)合材料的XRD譜圖含有銅和碳的衍射峰，沒(méi)有鎳的衍射峰，但XPS中有鎳峰，說(shuō)明其復(fù)合材料為碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體。


圖1是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的掃描電鏡圖；圖2是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的XRD圖；圖3是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的XPS圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。一、將 O. 05mol/L O. 5mol/L 的 NiSO4 · 6H20 溶液與 O. 05mol/L O. 5mol/L 的CuSO4 · 5H20溶液按體積比為1:(廣10)的比例混合均勻，超聲處理ltT2h，得混合溶液A ;二、將酸化處理后的碳納米管加入到溶液A，得混合溶液B，超聲ltT2h，其中，酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為(lg 3g) :0.1mol0三、將O. 05mol/L O. 5mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻，得混合溶液C ；四、將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為(5 10) :1的比例混合均勻，然后放入微波爐中反應(yīng)5mirT50min，在溫度為20°C 24°C條件下，冷卻Ihlh，得初提液D ;五、將步驟四得到的初提液D經(jīng)過(guò)濾、淋洗和干燥過(guò)程得到碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體粉末。本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明在堿性條件下，以水合肼為還原劑，在還原銅、鎳離子的同時(shí)產(chǎn)生大量氮?dú)?，能有效阻止納米銅鎳固溶體的氧化，并且反應(yīng)后的副產(chǎn)物為水，不影響反應(yīng)。2、本發(fā)明中經(jīng)過(guò)酸化的碳納米管在反應(yīng)中既是分散劑又是模板，在管壁和管口上有豐富的含氧基團(tuán)，為納米銅鎳合金提供了大量的結(jié)合點(diǎn)，同時(shí)，其有效地控制了銅鎳納米粒子的尺寸，并防止其團(tuán)聚。3、本發(fā)明不用表面活性劑，而且能有效控制納米銅鎳固溶體的尺寸，制備的碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體不但電性能較銅鎳合金優(yōu)越，而且克服了單質(zhì)銅不易儲(chǔ)存易氧化的缺點(diǎn)。4、本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)時(shí)間短，納米銅鎳固溶體顆粒易控制。5、本發(fā)明制備的復(fù)合材料的XRD譜圖含有銅和碳的衍射峰，沒(méi)有鎳的衍射峰，但XPS中有鎳峰，說(shuō)明其復(fù)合材料為碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將O.1mol/L O. 3mol/L 的 NiSO4 · 6H20 溶液與 O. lmol/L O. 4mol/L 的 CuSO4 · 5H20 溶液按體積比為1:(2^8)的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將O. 2mol/L的NiSO4 · 6H20溶液與O. 25mol/L的CuSO4 · 5H20溶液按體積比為1:5的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為(1. 5g^2. 5g) :0.1mol 0其它步驟及參數(shù)與具體
實(shí)施方式一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二中酸化 處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為2g:0.1mol。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一
至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟三中將O. 15mol/L O. 35mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟三中將O. 25mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟四中將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為(6 8) :1的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟四中將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為7:1的比例混合均勻。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟四中放入微波爐中反應(yīng)10mirT40min，在溫度為21°C 23°C條件下，冷卻1. 2tTl. 8h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法按以下步驟進(jìn)行一、將 O. 2mol/L 的 NiSO4 ·6Η20 溶液與 O. 25mol/L 的 CuSO4 ·5Η20 溶液按體積比為1:5的比例混合均勻，超聲處理1. 5h，得混合溶液A ；二、將酸化處理后的碳納米管加入到溶液A，得混合溶液B，超聲1. 5h，其中，酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為2g:0.1mol0三、將O. 25mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻，得混合溶液C ；四、將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為7:1的比例混合均勻，然后放入微波爐中反應(yīng)30min，在溫度為22°C條件下，冷卻1. 5h，得初提液B ;五、將步驟四得到的初提液B經(jīng)過(guò)濾、淋洗和干燥過(guò)程得到碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體粉末。圖1是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的掃描電鏡圖，由圖中可以看出納米銅鎳固溶體均勻地負(fù)載于碳納米管上，有效地控制了銅鎳納米粒子的尺寸，沒(méi)有發(fā)生團(tuán)聚。圖2是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的XRD圖；圖3是實(shí)驗(yàn)一中微波法制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的XPS圖。圖2中XRD譜圖含有銅和碳的衍射峰，沒(méi)有鎳的衍射峰，但圖3中XPS中有鎳峰，說(shuō)明其復(fù)合材料為碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體。
權(quán)利要求
1.一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于它按以下步驟進(jìn)一、將O. 05mol/L O. 5mol/L 的 NiSO4 ·6Η20 溶液與 O. 05mol/L O. 5mol/L 的 CuSO4 ·5Η20 溶液按體積比為1:(廣10)的比例混合均勻，超聲處理ltT2h，得混合溶液A ;二、將酸化處理后的碳納米管加入到溶液A，得混合溶液B，超聲ltT2h，其中，酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為(lg 3g) :0.1mol0三、將O.05mol/L^0. 5mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻，得混合溶液C ；四、將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為(5 10):1的比例混合均勻，然后放入微波爐中反應(yīng)5mirT50min，在溫度為20°C 24°C條件下，冷卻lh 2h， 得初提液B ；五、將步驟四得到的初提液B經(jīng)過(guò)濾、淋洗和干燥過(guò)程得到碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟一中將 O. lmol/L O. 3mol/L 的 NiSO4 ·6Η20 溶液與 O. lmol/L O. 4mol/L 的 CuSO4 ·5Η20 溶液按體積比為1: (2 8)的比例混合均勻。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟一中將O. 2mol/L的NiSO4 · 6H20溶液與O. 25mol/L的CuSO4 · 5H20溶液按體積比為 1:5的比例混合均勻。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟二中酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為 (1. 5g 2. 5g) :O.1molο
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟二中酸化處理后的碳納米管質(zhì)量與溶液A的比例為2g:0.1mol。
6.如權(quán)利要求4所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟三中將O. 15mol/L O. 35mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為1:1的比例混合均勻。
7.如權(quán)利要求4所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟三中將O. 25mol/L的NaOH溶液與質(zhì)量百分比含量為85%的水合肼溶液按體積比為 1:1的比例混合均勻。
8.如權(quán)利要求6所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟四中將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為(61):1的比例混合均勻。
9.如權(quán)利要求6所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟四中將步驟二得到的混合溶液B與步驟三得到的混合溶液C按體積比為7:1的比例混合均勻。
10.如權(quán)利要求8所述的一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，其特征在于步驟四中放入微波爐中反應(yīng)10mirT40min，在溫度為21 °C 23 °C條件下，冷卻1.2tTl. 8h。
全文摘要
一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，它涉及制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法，本發(fā)明要解決現(xiàn)有碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的制備方法存在工藝復(fù)雜、成本高和納米顆粒尺寸難控制的問(wèn)題。本發(fā)明中一種微波制備碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體的方法按以下步驟完成一、將NiSO4·6H2O溶液與CuSO4·5H2O溶液混合得混合溶液A；二、將酸化處理后的碳納米管加入到溶液A，得混合溶液B；三、將NaOH溶液與水合肼溶液混合得混合溶液C；四、混合溶液B與混合溶液C混合，經(jīng)微波處理后得初提液D；五、初提液D經(jīng)過(guò)濾、淋洗和干燥得到碳納米管負(fù)載納米銅鎳固溶體粉末。本發(fā)明適用于納米工程技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102990080SQ20121051641
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者趙東宇, 付玥, 王淑敏, 王覃, 韓春華 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)