[发明专利]一种水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料结构制备与组装方法的技术领域。具体涉及水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法，采用此方法所得到的体系具有结构稳定、分散性好、组成可调的特点。

背景技术

碳纳米管是一类具有中空管状结构、较大比表面积的碳基材料，由于其独特的结构特点与物理化学特性，在吸附、光电、储氢、能源、催化等诸多领域有广阔的应用前景，其中一类重要的应用是作为催化剂载体，用于特定的催化反应，提高催化性能。碳纳米管经过简单的处理与表面修饰后，其外表面将连接上许多羟基、羧基等功能基团，这些负电性的基团可以同带有正电性的分子或基团通过静电力作用形成较稳定的复合结构体系。

文献Q.Hong，et al.J.Mater.Chem.2001，11，2378.B.Yoon，et al.J.Am.Chem.Soc.2005，127，17174.介绍了利用液相或微乳液的方法将具有催化活性的金属纳米粒子(Pd、Pt、Ag、Au)组装在碳纳米管的表面。文献X.-R.Ye，et al.J.Mater.Chem.2004，14，908.介绍了利用超临界流体方法将金属纳米粒子负载在碳纳米管上。这些方法需要严格控制的制备条件，且得到的组装结构稳定性不好。

水滑石(LDHs)是一类阴离子型层状无机功能材料，在LDHs晶体结构中，金属离子在层板上以一定方式均匀分布，形成了特定的化学组成和结构。由于LDHs在化学组成和微观结构上的均匀性与可调控性，因此这类材料是制备催化剂的优良前体。但是由于在升温焙烧过程中，水滑石层板逐渐坍塌、颗粒间烧结团聚，导致了颗粒分散性差、比表面降低、活性中心数目减小，进而影响催化活性。这在很大程度上限制了LDHs材料作为催化剂前体的应用。为了克服这一缺点，提高LDHs前体的分散性、减少活性粒子的聚集，有必要将LDHs组装在一种优秀的催化剂载体上，从而提高LDHs的分散性、降低焙烧产物的团聚，暴露较多的活性中心，以增强其催化活性。简单的混合或复合途径会造成组装后的复合体系结构均一性差，且不稳定，在受外力或加热的条件下，复合体系会产生相互脱离的现象。因此有必要开发特殊的组装手段，使得组装后的复合体系具有分散性好、结构均一且稳定的特点。目前，利用带功能基团的桥联分子将水滑石组装在碳纳米管上得到复合异质结构的方法未见报道。

发明内容

本发明的目的在于将组成可调的水滑石通过有效的组装方法可控组装在碳纳米管上，获得一种新型的功能异质结构材料。这种结构不仅提高了水滑石活性中心的分散性，而且组装后的复合体系具有结构稳定、组装量可调等优点。