[发明专利]一种具有导电磁性吸附三功能纳米电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种具有导电磁性吸附三功能纳米电缆及其制备方法。

背景技术

一维纳米结构材料的制备及性质研究是目前材料科学研究领域的前沿热点之一。纳米电缆(Nanocables)由于其独特的性能、丰富的科学内涵、广阔的应用前景以及在未来纳米结构器件中占有的重要战略地位，近年来引起了人们的高度重视。同轴纳米电缆的研究起步于90年代中期，2000年以后发展比较迅猛，到目前为止，人们采用不同的合成方法，不同种类的物质已成功制备出了上百种同轴纳米电缆，如：Fe/C、Zn/ZnO、C/C、SiC/C、SiGaN/SiO_xN_y以及三层结构的Fe-C-BN和α-Si₃N₄-Si-SiO₂等。根据纳米电缆芯层和鞘层材质不同，可分为以下几类：半导体-绝缘体、半导体-半导体、绝缘体-绝缘体、高分子-金属、高分子-半导体、高分子-高分子、金属-金属、半导体-金属等。

制备碳纳米纤维材料的前驱体通常有这三种聚合物:聚丙烯腈PAN、纤维素和沥青。在这些前驱体中,PAN由于具有较高的碳产率、热稳定性以及优越的力学性能已经得到了广泛关注。经过高温石墨化处理的碳纤维具有良好的导电性。如果碳纤维具有多孔结构，将具有良好的吸附功能，可以广泛用于含有机污染物和重金属离子的污水处理。四氧化三铁Fe₃O₄磁性纳米晶是一种重要而广泛应用的磁性材料，由于具有独特的磁响应性质，可被应用到生物医学领域的药物输送、生物燃料电池薄膜、微波吸收以及电磁设备等方面。多功能纳米材料是将多种功能高度集成，实现多功能集于一种材料上，其比单一功能纳米材料具有更广阔的应用，已经成为材料科学研究的前沿热点之一。如果将Fe₃O₄纳米晶与多孔碳纳米纤维复合，形成[Fe₃O₄/C]C纳米电缆，其中芯层为Fe₃O₄纳米晶与碳纤维复合，壳层为多孔碳，表示芯壳结构，前面的物质构成芯层，后面的物质构成壳层，这种纳米电缆将具有导电、磁性和吸附三功能。用于污水处理时，可以方便地利用外加磁场将纳米电缆分离出来，回收后重新利用；此外，导电磁性吸附三功能纳米电缆将在小型集成电路、锂离子电池、微芯片、纳米器件、纳米机械和生物医学等领域有重要的应用前景。目前未见[Fe₃O₄/C]C导电磁性吸附三功能纳米电缆的相关报道。