[发明专利]制备填充金属Zn的碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管的制备方法，尤其是制备填充金属Zn的碳纳米管的方法。

背景技术

碳纳米管由于具有的优异且独一无二的机械、热学和电学性能而一直成为国内外研究的热点。对碳纳米管进行表面改性可以在其表面接上有机、无机或生物官能团，在某方面可以获得奇特性能，从而可以大大拓展碳纳米管的应用领域。近年来，在碳纳米管内部进行填充成为研究的热门领域，尤其是金属作为填充材料，该复合材料可望应用领域十分广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备填充金属Zn的碳纳米管的方法。

本发明的制备填充金属Zn的碳纳米管的方法，包括以下步骤：

1)将金属Zn的水溶性盐溶于去离子水中，充分搅拌均匀后，用冷冻干燥法将溶液在-40℃冷冻，再在真空条件下抽去其中的水分，制成催化剂粉末；

2)将催化剂粉末放入石英舟中送入化学气相沉积炉，以甲烷为碳源，氮气为保护气，在800℃～1000℃的温度条件下充分反应，得填充金属Zn的碳纳米管。

上述的金属Zn的水溶性盐可以为硫酸锌、硝酸锌或醋酸锌。

上述步骤1)将金属Zn的水溶性盐溶于去离子水中，目的是为了制得成分均一的催化剂，对溶液浓度没有特殊要求。

本发明的有益效果在于：制备方法简单，反应温度低，产物易提纯，产量高且效果好，易于工业化生产。

附图说明

图1为填充金属Zn的碳纳米管单根的透射电镜图(TEM)；

图2为填充金属Zn的碳纳米管的背散射扫描电镜图(SEM)。

具体实施方式

实施例1：

1)称取2.87g硫酸锌溶于10ml去离子水中，并通过磁力搅拌器搅拌1h形成成分均一的溶液，利用冷冻干燥法将溶液在-40℃冷冻，再在真空条件下抽去其中的水分，制成催化剂粉末；

2)将催化剂粉末放入石英舟中送入化学气相沉积炉，以甲烷为碳源，氮气为保护气，其中甲烷和氮气的流量分别为50sccm和300sccm在800℃的温度条件下充分反应，得填充金属Zn的碳纳米管。

图1为单根碳纳米管的透射电镜图，呈锥形尖端状，碳纳米管内深色部分为填充的金属Zn，图2为产物的背散射扫描电镜图，图中白色为填充的金属Zn。

实施例2：

1)称取2.97g硝酸锌溶于10ml去离子水中，并通过磁力搅拌器搅拌1h形成成分均一的溶液，利用冷冻干燥法将溶液在-40℃冷冻，再在真空条件下抽去其中的水分，制成催化剂粉末；

2)将催化剂粉末放入石英舟中送入化学气相沉积炉，以甲烷为碳源，氮气为保护气，其中甲烷和氮气的流量分别为50sccm和300sccm在1000℃的温度条件下充分反应，得填充金属Zn的碳纳米管。

实施例3：

1)称取3g醋酸锌溶于10ml去离子水中，并通过磁力搅拌器搅拌1h形成成分均一的溶液，利用冷冻干燥法将溶液在-40℃冷冻，再在真空条件下抽去其中的水分，制成催化剂粉末；

2)将催化剂粉末放入石英舟中送入化学气相沉积炉，以甲烷为碳源，氮气为保护气，其中甲烷和氮气的流量分别为50sccm和300sccm在900℃的温度条件下充分反应，得填充金属Zn的碳纳米管。