[发明专利]一种取向碳纳米管-氧化钛杂化纤维及其制备方法

摘要

一种取向碳纳米管‑氧化钛杂化纤维，包含碳纳米管纤维和在碳纳米管纤维表面均匀涂覆的氧化钛薄膜，该取向碳纳米管‑氧化钛杂化纤维具有核‑壳取向结构；该碳纳米管‑氧化钛杂化纤维的制备方法包括：对碳纳米管纤维进行羟基化预处理；然后置于原子层沉积系统腔体中；通入氧化钛的前驱体气体脉冲，使之形成单原子层；利用惰性气体脉冲排出多余的氧化钛的前驱体；通入水蒸汽气体脉冲，使之与已吸附于碳纳米管纤维表面的氧化钛的前驱体发生化学反应；通过控制上述部分步骤的循环周期的次数，以实现对碳纳米管纤维表现沉积的氧化钛膜层厚度的精确控制。本发明的产品电导率高，可最大限度增加碳纳米管/氧化钛界面大小。

主权项

1.一种取向碳纳米管‑ 氧化钛杂化纤维的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管‑氧化钛杂化纤维包含碳纳米管纤维和在碳纳米管纤维表面均匀涂覆的氧化钛薄膜，所述取向碳纳米管‑氧化钛杂化纤维具有核‑壳取向结构，所述取向碳纳米管‑ 氧化钛杂化纤维的导电率在3.00×10⁴～ 3.25×10 ⁴S·m^‑1，所述制备方法包括以下步骤：(1) 采用具有氧化性的无机酸对碳纳米管纤维进行预处理，实现碳纳米管纤维的羟基化；所述具有氧化性的无机酸为稀硝酸，所述稀硝酸的浓度为20～40mol/L；预处理浸泡时间4h‑12h；(2) 将步骤(1) 后获得的羟基化的碳纳米管纤维置于原子层沉积系统腔体中；(3) 向所述原子层沉积系统腔体中通入氧化钛的前驱体气体脉冲，使之与碳纳米管纤维表面发生化学吸附或表面化学反应形成单原子层；(4) 利用惰性气体脉冲净化原子层沉积系统腔体，排出多余的氧化钛的前驱体；(5) 通入水蒸汽气体脉冲，使之与已吸附于碳纳米管纤维表面的氧化钛的前驱体发生化学反应，形成单层厚度的薄膜；(6) 利用惰性气体脉冲净化原子层沉积系统腔体，排出多余的水蒸气及反应副产物；(7) 通过控制上述步骤(3) ～ (6) 循环周期的次数，以实现对碳纳米管纤维表现沉积的氧化钛膜层厚度的精确控制；所述氧化钛的前驱体为四(二甲氨基)钛；所述氧化钛的前驱体与水的反应温度控制为110℃～ 160℃；所述步骤(7) 中，循环周期的次数为1 ～ 1000 次，沉积速率为0.40 Å ‑0.60 Å /周期。