專利名稱：一種納米碳管表面鍍鎳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料表面化學(xué)鍍鎳技術(shù)，特別提供了一種納米碳管表 面鍍鎳的制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳管是二十世紀(jì)九十年代初才被發(fā)現(xiàn)的最富特征的新一類一維納 米功能材料，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)可以制備金屬或金屬氧化物填充的納米復(fù)合材料。 為了充分發(fā)揮納米碳管獨(dú)特功能，有關(guān)學(xué)者已將目光投到改性和表面修飾
上，形成了新的熱點(diǎn)和前沿的研究課題；用不同物質(zhì)包覆納米碳管，可得 到性能特殊的一維納米復(fù)合材料。在普通材料上鍍鎳，技術(shù)較成熟，但是 對(duì)于納米材料來說，化學(xué)鍍鎳的技術(shù)較為復(fù)雜，操作很難。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已有納米碳管包覆不同金屬的應(yīng)用，但其共同特點(diǎn)是， 工藝路線長(zhǎng)，操作復(fù)雜，均采用貴重金屬鈀為催化劑，故成本高昂，使工 業(yè)化受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法，可以不用鈀催化，在納米碳管上鍍鎳。
本發(fā)明提供了一種納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其特征在于采用
熱還原法對(duì)納米碳管表面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳 的來源；其主要試劑為NiAc2MH20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03，其中 MAc2 MH20濃度要求為90~98g/l、擰檬酸三鈉濃度要求為92~99g/l;工藝條件要求為PH值范圍為7.5~8.5、浸潤(rùn)時(shí)間為50~70分鐘、熱處理時(shí)間為 25 35分鐘、熱處理溫度為31(TC。
配方中主鹽的選擇要考慮其熱分解性，NiS04、 NiC12、的熱分解性均 不佳，分解溫度高，Ni(N03)2的硝酸根氧化性太強(qiáng)，故溶液中的鎳鹽以有 機(jī)鎳鹽為宜。有機(jī)鎳鹽分解后除金屬鎳單質(zhì)外，主要是H20和C02,對(duì)環(huán) 境友好。而有機(jī)鎳鹽以低分子量的鎳鹽為好，其溶解度大，以價(jià)格便宜、 來源方便等方面考慮，Ni(Ac)2為最好，鎳鹽濃度94g/L為最佳。鎳鹽濃度 不同，在納米碳管上沉積效果不同，這是因?yàn)橛袡C(jī)鎳鹽是溶液中的有效成 分，濃度低，鎳含量少，而濃度高，鎳含量高，在碳納米管沉積厚度增加， 且易團(tuán)聚，管徑納米尺度下降，影響其應(yīng)用性能。絡(luò)合劑的作用主要是防 止鎳鹽水解，控制反應(yīng)速度，同時(shí)亦可增大主鹽在水中溶解度，絡(luò)合劑用 量合適，沉積效果好，較好的用量是96g/L。
鎳鹽溶液的pH值也是影響沉積鎳的重要因素之一。原因是隨著pH值 的增加，溶液中氫離子減少， 一方面氨有絡(luò)和作用，同時(shí)可以提高鎳鹽溶 解度，使溶液中保證有足夠的鎳鹽，從而增加對(duì)碳納米管表面的包覆；另 一方面如果pH值過高，會(huì)使吸附在鎳微粒表面的氫離子減少，使鎳微粒表 面荷正電程度降低，而不利于微粒在碳納米管表面的吸附和沉積。顯然在 這兩種相反因素的相互作用下，沉積層鎳微粒含量隨著溶液pH值的升高而 出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，較佳的PH值是8。
碳納米管的潤(rùn)濕性差，需要在溶液中充分?jǐn)嚢?，以達(dá)到充分接觸、侵 漬，目的是使鎳鹽在碳納米管表面充分附著，這樣熱分解才能有效進(jìn)行， 較好的浸潤(rùn)時(shí)間1小時(shí)。熱處理溫度實(shí)際就是Ni(Ac)2分解、還原的溫度，據(jù)資料顯示，Ni(Ac)2 從31(TC即開始分解，故其熱處理溫度為31(TC。
Ni(Ac)2的分解、還原并非瞬間完成的，它需要一個(gè)過程，倘若分解過 快，沉積效果并不好，易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，所以要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定合理時(shí) 間，較好的時(shí)間是30分鐘。
本發(fā)明納米碳管表面鍍鎳的制備方法中，納米碳管表面鍍鎳的制備方 法的原理為采用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源,其反應(yīng)原理可用下面 反應(yīng)式表示Ni(CH3C00)—Ni + C02 t+H20通常認(rèn)為化學(xué)鍍鎳能夠連 續(xù)進(jìn)行，鎳的自催化起著非常重要的作用，在氧化后的碳納米管表面上及 表面破損處吸附了一定量的鎳鹽，此鎳鹽在髙溫下分解，即還原出單質(zhì)鎳， 同時(shí)即沉積在碳納米管上。納米碳管表面鍍鎳的工藝流程為納米碳管氧 化一~^水洗一~^鎳鹽溶液浸潤(rùn)一~^干燥一~^熱分解還原。
本發(fā)明納米碳管表面鍍鎳的制備方法中，納米碳管表面鍍鎳的工藝流 程中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水按 3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度50~70"C， 25~35分鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性， 之后烘干。
本發(fā)明納米碳管表面鍍鎳的制備方法中，納米碳管表面鍍鎳的工藝流 程中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為醋酸鎳、檸檬酸鈉、蒸餾水、氧化后的納米 碳管按1.3-1.5 (單位:克)1.4~1.48 (單位:克)14~16 (單位:毫升) 0.3~0.4 (單位克)的比例配比；其中把醋酸鎳、檸檬酸鈉、蒸餾水按如 上比例配成溶液，之后用1: 1氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為8，將如上比例氧化后的納米碳管置于該溶液中，攪拌l小時(shí)后抽濾。
本發(fā)明納米碳管表面鍍鎳的制備方法中，納米碳管表面鍍鎳的工藝流 程中的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入310
"C爐中，并在該溫度下保溫25 35分鐘，取出冷卻即可。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供了一種無鈀催化的納米碳管表面鍍鎳的制
備方法，價(jià)格便宜、操作方便，簡(jiǎn)化了工藝。


圖1為納米碳管鍍鎳并還原后外觀(單位20um); 圖2為納米碳管鍍鎳并還原后外觀(單位2um)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例納米碳管表面鍍鎳的制備方法，采用熱還原法對(duì)納米碳管表 面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源；其主要試劑為 NiAc2MH20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03，其中NiAc2 MH20濃度要求為 94g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為96g/l;工藝條件要求為PH值為8.0、浸潤(rùn) 時(shí)間為1小時(shí)、熱處理時(shí)間為30分鐘、熱處理溫度為310°C。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 為納米碳管氧化一一水洗一^^鎳鹽溶液浸潤(rùn)一"^干燥一"^熱分解還原。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水按3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度為6(TC， 30分 鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性，之后烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程
中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為在合適的容器中，加入1.4g醋酸鎳和1.44g檸 檬酸鈉及15ml蒸餾水溶解，用1: 1氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至8，將0.35g氧 化后的碳納米管置于該溶液中，浸潤(rùn)過程用磁力攪拌器攪拌1小時(shí)后抽濾， 放入烘箱中烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入31(TC馬 福爐中，并在該溫度下保溫30分鐘，取出冷卻即可；此種方法碳管上鎳沉 積的連續(xù)性效果良好。
實(shí)施例2
本實(shí)施例納米碳管表面鍍鎳的制備方法，采用熱還原法對(duì)納米碳管表 面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源；其主要試劑為 NiAc2.4H20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03,其中NiAc2 MH20濃度要求為 90g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為92g/l;工藝條件要求為PH值為7.5、浸潤(rùn) 時(shí)間為50分鐘、熱處理時(shí)間為25分鐘、熱處理溫度為31(TC。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 為納米碳管氧化一~^水洗一一鎳鹽溶液浸潤(rùn)一~^干燥一"^熱分解還原。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水按3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度為60。C， 30分 鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性，之后烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為在合適的容器中，加入1.4g醋酸鎳和1.44g擰 檬酸鈉及15ml蒸餾水溶解，用1: 1氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5，將0.35g 氧化后的碳納米管置于該溶液中，浸潤(rùn)過程用磁力攪拌器攪拌50分鐘后抽 濾，放入烘箱中烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程中 的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入31(TC馬福 爐中，并在該溫度下保溫25分鐘，取出冷卻即可。
實(shí)施例3
本實(shí)施例納米碳管表面鍍鎳的制備方法，采用熱還原法對(duì)納米碳管表 面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源；其主要試劑為 NiAc2 *4H20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03,其中NiAc2 MH20濃度要求為 98g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為99g/l;工藝條件要求為PH值為8.5、浸潤(rùn) 時(shí)間為70分鐘、熱處理時(shí)間為35分鐘、熱處理溫度為31(TC。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 為納米碳管氧化一"^水洗一~^鎳鹽溶液浸潤(rùn)一"^干燥一~^熱分解還原。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水按3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度為60'C, 30分 鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性，之后烘 干。所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程
中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為在合適的容器中，加入1.4g醋酸鎳和1.44g擰 檬酸鈉及15ml蒸餾水溶解，用1: 1氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至8.5，將0.35g 氧化后的碳納米管置于該溶液中，浸潤(rùn)過程用磁力攪拌器攪拌70分鐘后抽 濾，放入烘箱中烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程中 的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入31(TC馬福 爐中，并在該溫度下保溫35分鐘，取出冷卻即可。 實(shí)施例4
本實(shí)施例納米碳管表面鍍鎳的制備方法，采用熱還原法對(duì)納米碳管表 面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源；其主要試劑為 NiAc2*4H20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03，其中NiAc2'4H2C)濃度要求為 98g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為99g/l;工藝條件要求為PH值為7.5、浸潤(rùn) 時(shí)間為60分鐘、熱處理時(shí)間為30分鐘、熱處理溫度為310。C。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 為納米碳管氧化一"^水洗一"^鎳鹽溶液浸潤(rùn)一^干燥一"^熱分解還原。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水按3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度為60'C, 30分 鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性，之后烘 干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為在合適的容器中，加入1.4g醋酸鎳和1.44g擰 檬酸鈉及15ml蒸餾水溶解，用1: 1氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5,將0.35g 氧化后的碳納米管置于該溶液中，浸潤(rùn)過程用磁力攪拌器攪拌1小時(shí)后抽 濾，放入烘箱中烘干。
所述納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其納米碳管表面鍍鎳的工藝流程中 的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入31(TC馬福 爐中，并在該溫度下保溫30分鐘，取出冷卻即可。
權(quán)利要求
1、 一種納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其特征在于采用熱還原法 對(duì)納米碳管表面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源； 其主要試劑為NiAc2MH20、檸檬酸三鈉、氨水、HN03;其中NiAc2 4H20濃度要求為90 98g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為92~99g/l;工藝條件要 求為PH值范圍為7.5 8.5、浸潤(rùn)時(shí)間為50-70分鐘、熱處理時(shí)間為25~35 分鐘、熱處理溫度為310'C。
2、 按照權(quán)利要求1所述，其特征在于納米碳管表面鍍鎳的工藝流程 為納米碳管氧化一"^水洗一~^鎳鹽溶液浸潤(rùn)一~^干燥一"^熱分解還原。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述，其特征在于納米碳管表面鍍鎳的工藝 流程中的納米碳管氧化采用濃硝酸氧化法處理碳納米管；既把濃硝酸與水 按3: 2的比例配比溶液，將納米碳管浸泡其中攪拌，加熱至溫度50 70'C， 25~35分鐘后，停止加熱、攪拌，冷卻抽濾，并用去離子水將其洗至中性， 之后烘干。
4、 按照權(quán)利要求1或2所述，其特征在于納米碳管表面鍍鎳的工藝 流程中的鎳鹽溶液浸潤(rùn)方法為醋酸鎳、檸檬酸鈉、蒸餾水、氧化后的納 米碳管按1.3-1.5 (單位克)1.4-1.48 (單位克)14~16 (單位毫升) 0.3~0.4 (單位克)的比例配比；其中把醋酸鎳、檸檬酸鈉、蒸餾水按如 上比例配成溶液，之后用l: l氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至7.5 8.5，將如上比例 氧化后的納米碳管置于該溶液中，攪拌50 70分鐘后抽濾。
5、 按照權(quán)利要求1或2所述，其特征在于納米碳管表面鍍鎳的工藝 流程中的熱分解還原的方法為將鎳鹽溶液處理后烘干的納米碳管放入310'C爐中，并在該溫度下保溫25 35分鐘，取出冷卻。
全文摘要
一種納米碳管表面鍍鎳的制備方法，其特征在于采用熱還原法對(duì)納米碳管表面進(jìn)行Ni的修飾，用低分子量的Ni(Ac)2為單質(zhì)鎳的來源；其主要試劑為NiAc2·4H2O、檸檬酸三鈉、氨水、HNO3，其中NiAc2·4H2O濃度要求為90～98g/l、檸檬酸三鈉濃度要求為92～99g/l；工藝條件要求為pH值范圍為7.5～8.5、浸潤(rùn)時(shí)間為50～70分鐘、熱處理時(shí)間為25～35分鐘、熱處理溫度為310℃。本發(fā)明的納米碳管表面鍍鎳的制備方法，改變了傳統(tǒng)的鈀催化方式，而且價(jià)格便宜、操作方便，簡(jiǎn)化了工藝，制備方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C23C18/08GK101311305SQ20071001137
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者李紅霞, 程路凡, 高麗新 申請(qǐng)人:遼寧科技大學(xué)