[发明专利]一种镀银碳纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀银碳纳米管的制备方法，属于无机纳米材料的制备工艺领域。

背景技术

碳纳米管是一种由六边形排列的碳原子构成的同轴圆管，层与层之间保持固定的间距，径向尺寸为纳米级，而轴向尺寸为微米级。这种新颖的纳米材料具有奇异的力学性能、电学性能、导热性能等，被科学家誉为21世纪最有前途的一维纳米材料。但碳纳米管极容易团聚，难分散，限制了它的应用。许多学者利用化学镀的方法，在碳纳米管表面镀上薄层的金属，既改善了碳纳米管的分散性，又使产品具备金属的特性。文献（碳纳米管的化学镀银，《功能材料》，2003，3（35）；碳纳米管的化学镀银及SEM研究，《湖南大学学报》，1999，26（6））报道，碳纳米管经氧化、敏化、活化等处理，在其表面镀上一层连续均匀的纳米银。其中，分别以SnCl₂和PdCl₂配制成敏化液和活化液，但PdCl₂价格昂贵，导致最终产品成本极高，并且钯活化液配制不当，会极大地影响银镀层效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本镀银碳纳米管的制备方法。这种方法是以相对廉价的硝酸银溶液为活化液，极大地降低了产品的成本，并且活化液现配现用，不会影响镀层效果，使用后的活化液直接配成银氨氧化液，使银几乎全部沉积在碳纳米管表面，没有造成银的浪费。

本发明是通过对碳纳米管的强酸粗化处理，使其表面粗糙，增大比表面积，并使表面生成亲水的基团，增强分散性。敏化活化使碳纳米管表面产生具有催化作用的金属薄层，有利于后续反应。最后利用化学镀方法在碳纳米管表面镀覆纳米银层。具体技术方案如下：

第一步：粗化，采用混合强酸对碳纳米管表面进行酸化处理，使其表面粗糙并利于吸附金属离子，并使其表面产生羟基及羧基，有利于分散；

第二步：敏化，将粗化后的碳纳米管加入氯化亚锡溶液中，超声下分散，使碳纳米管表面吸附一层锡离子，过滤，洗涤；

第三步：活化，将上述敏化好的碳纳米管置于硝酸银溶液中，超声分散，银离子被还原成银纳米颗粒而吸附在碳纳米管表面，形成一层金属活化中心，过滤并收集活化液，洗涤；

第四步：化学镀银：

1）配制甲醛还原液，加入敏化活化后的碳纳米管，超声搅拌50~80min，调节pH。

2）配制银氨溶液，将一定量的硝酸银补加到已收集的硝酸银活化液中，溶解，在搅拌下，滴加氨水，最终形成无色透明的银氨溶液。

3）搅拌下，将银氨溶液滴加到甲醛还原液中，反应完全后陈化一段时间。

第五步：后处理，将反应液过滤，滤饼分别用去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次，真空干燥。

第一步采用体积比为5:1~1:5的浓硝酸和浓硫酸混合强酸对碳纳米管进行粗化处理，碳纳米管加入量为10~30g/L，经超声分散的碳纳米管浓酸溶液，再加热回流10~48h。

第二步采用浓度为5~15g/L的氯化亚锡敏化液，敏化的时间为20~60min，碳纳米管加入量为5~30g/L，洗涤至滤液呈中性。

第三步采用的硝酸银溶液浓度为1~10g/L，活化时间为20~60min。

第四步所述甲醛浓度为20~50g/L，碳纳米管的加入量为2~30g/L，采用氨水来调节反应液的pH值。银氨溶液的浓度为8.5~21g/L，滴加速度3mL/min，银氨溶液与甲醛溶液的体积比为1:1，在室温下反应，陈化时间为1~2h。

本发明简单易操作，容易工业化生产，产品成本低，应用领域广阔。采用本发明制备的产品，银连续均匀地附在碳纳米管上，根据称量计算，银几乎全部被利用。

具体实施方式

下面以具体实例对本发明做进一步阐述，仅用于说明，并不限制发明的范围。

实施例1：

称取10g碳纳米管，加入300mL体积比为2:1浓硫酸和浓硝酸中，超声并搅拌1h，再在95℃下回流12h，用聚酯薄膜过滤，洗涤至中性，真空干燥后备用。

取1gSnCl₂，加4mL浓盐酸，再加去离子水至100mL，搅拌得到絮状的溶液，在50℃下加热至溶液澄清。取1g经粗化处理过的碳纳米管，加入到SnCl₂敏化液中，超声并搅拌30min，过滤，用去离子水洗涤至中性。配制100mL10g/L的硝酸银溶液，将敏化后的碳纳米管加入其中，超声并搅拌30min，过滤，滤液收集起来，用去离子水洗涤3次。