[发明专利]一种铟锡氧化物组装碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属纳米复合材料的制备领域，特别是涉及一种铟锡氧化物组装碳纳米管复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管具有很多新颖的特性，引起了科学家极大的重视。研究表明，金属氧化物组装碳纳米管复合材料表现出更加优异的物理和化学特性，包括更好的催化、导电、光学、吸附性能和吸波特性等，具有更广阔的应用前景。

目前国内外报导的关于金属氧化物组装碳纳米管的方法主要有液相化学沉积法、浸渍法、水热法等。液相化学沉积法是将改性处理的碳纳米管分散到含有活性组分的金属盐溶液中，加入沉淀剂，在液相中反应生成或析出沉淀沉积在碳纳米管上，制得产物前躯体，将前驱体煅烧处理即得到碳纳米管负载金属氧化物碳纳米管，该方法简单易行，成本低廉，但一般需要使用强酸对碳纳米管进行氧化处理，然后利用氧化处理在碳纳米管表面产生的大量缺陷，进一步引入金属氧化物，但是强酸氧化处理会破坏碳纳米管的结构，导致其机械性能、导电导热性能等下降，不利于修饰后的进一步使用。浸渍法是将碳纳米管浸渍在含有活性组分的金属盐溶液中，充分混合，以达到将活性组分负载在碳纳米管上的方法，该方法操作简单，但通常负载效率不高。水热法是利用高温高压使金属氧化物析出、沉积在碳纳米管表面，该方法简单易行，成本低廉且适用的金属氧化物范围较宽，便于实际应用。

Lupo等在Carbon 42(2004)1995上描述了水热法制备氧化锆/碳纳米管复合物的方法，但氧化锆与碳纳米管的结合方式难于控制，碳纳米管管壁、管腔内均有氧化锆生成。Liu等在Carbon 43(2005)47上描述了将碳纳米管与硝酸镍、硝酸铁混合，滴加氢氧化钠生产氢氧化物后，再通过水热法，制备碳纳米管/镍铁氧体复合物的方法，镍铁氧体包裹碳纳米管较为充分，但碳纳米管经过酸化处理后被截断，将导致复合材料性能下降。以往金属氧化物组装碳纳米管的方法通常工艺复杂，成本高，且采用强酸氧化处理会破坏碳纳米管的结构，导致碳管长度变短，并严重影响材料性能，且未见有关铟锡氧化物颗粒组装碳纳米管的文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铟锡氧化物组装碳纳米管复合材料的制备方法，该方法简便，生产设备简单，易于工业化生产，对碳纳米管结构的破坏小。

本发明的一种铟锡氧化物组装碳纳米管复合材料的制备方法，包括：

(1)碳纳米管的表面修饰

室温下，分别以1v％～20v％(体积百分数)氢氟酸和1v％～20v％稀硝酸溶液清洗碳纳米管，干燥后得到纯化的碳纳米管，将其在0.5wt％～10wt％(重量百分数)的表面活性剂溶液中超声分散0.5～8h后，清洗、干燥，得到表面活性剂修饰的碳纳米管；

(2)铟锡氢氧化物前驱体组装碳纳米管的制备

室温下，将铟、锡盐溶于有机溶剂中配成将铟、锡盐溶液，再加入表面活性剂修饰的碳纳米管，在300～800转/分钟的转速下搅拌混合，然后加入钠盐和添加剂聚乙二醇，分散均匀后转入水热反应釜中，在100～300℃，保持3～20小时，降至室温，洗涤、过滤、干燥后得到铟锡氢氧化物前驱体组装碳纳米管；

(3)铟锡氧化物组装碳纳米管的制备

铟锡氢氧化物前驱体组装碳纳米管在惰性气氛中，升温至400～800℃，在该温度下煅烧0.5～5小时，在惰性气氛下冷却至室温，即为铟锡氧化物组装碳纳米管复合材料。

所述步骤(1)中碳纳米管为管径10～40nm的单壁或多壁碳纳米管。

所述步骤(1)中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温、司班、或十二烷基磺酸钠中的一种。

所述步骤(2)中铟、锡盐选自铟、锡的氯化物、硝酸盐或硫酸盐中的两种，优选氯化铟、氯化锡、硝酸铟或硝酸锡中的两种，铟盐与锡盐的摩尔比为5～10∶1，铟、锡盐溶液的浓度是0.1g～100g/L溶剂，铟锡盐溶液与碳纳米管的加入比例为10～100ml/g。

所述的步骤(2)中有机溶剂为乙二醇、丙三醇或正丁醇中的一种。

所述步骤(2)中钠盐为钠的氯化物、硝酸盐、醋酸盐或硫酸盐中的一种，钠盐的加入量为1～300g/L溶剂。

所述步骤(2)中聚乙二醇的加入量为0.1～50g/L溶剂。

所述的步骤(3)的惰性气氛为氮气，氖气或氩气气氛，惰性气体流量0.3～5升/分钟，升温速度为3～10℃/分钟。

所述步骤(1)至(3)中的室温是10～40℃。