[发明专利]镍纳米粒子修饰碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种镍纳米粒子修饰碳纳米管的方法。

背景技术

碳纳米管是由片层结构的石墨卷成的无缝中空的纳米级同轴圆柱体，圆柱体的两端各有一个由半个富勒烯球体分子形成的“帽子”，一般可分为由一层石墨组成的单壁碳纳米管和由多层石墨同轴组成的多壁碳纳米管两种。

由于具有低密度，高比表面积，高力学强度，优异的电学性质和良好的物理化学稳定性，碳纳米管被普遍认为是一种优良的载体，可以用来负载药物、量子点，磁性微粒和催化剂等。同时碳纳米管是一种极有潜力的储氢材料，具有优异的储氢性能，如果在碳纳米管表面负载上金属催化剂纳米粒子用于催化加氢，良好的协同作用将使得这样的纳米复合材料具有优异的催化加氢性能。金属镍价格低廉并且具有良好的催化活性，与碳纳米管复合后得到的镍纳米粒子修饰的碳纳米管由于良好的协同作用具有良好的催化活性和优异的选择性，在催化加氢领域具有广阔的应用前景。

目前文献中报道的制备镍纳米粒子修饰的碳纳米管的方法主要是采用浸渍法或电化学沉积法，这两种方法都存在的共同问题是：操作复杂，步骤繁琐。这些问题极大限制了镍纳米粒子修饰碳纳米管的进一步应用，因此，寻找一种简单方便地制备镍纳米粒子修饰的碳纳米管的新方法成为一个急需解决的难题，也成为科学家们研究的热门方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行的镍纳米粒子修饰碳纳米管的制备方法，过程简单、重复性好，镍纳米粒子能均匀的负载在碳纳米管表面，同时可以通过对投料比和反应温度的调节来控制镍纳米粒子的形貌和分布。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种镍纳米粒子修饰碳纳米管的方法，具体步骤如下：

将按重量计为1～40份的碳纳米管分散到溶剂介质中，随后加入1～100份的镍离子盐和10～800份的还原剂，在40～120℃条件下反应0.5～5h；反应结束后冷却至室温，离心分离出金属镍纳米粒子修饰的碳纳米管，并用去离子水洗涤3～5遍；最后，放入真空烘箱中，30～50℃干燥24h，得到镍纳米粒子修饰的碳纳米管。

所述碳纳米管是经过或没有经过化学改性的单壁或多壁碳纳米管。

优选地，所述溶剂介质是甲酰胺、乙醇、水、乙二醇、甲醇、四氢呋喃、二甲基亚砜的一种或多种，或者是化学领域其他的常用溶剂介质。

优选地，所述镍离子盐是硝酸镍、硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍、碱式碳酸镍、甲酸镍、乙酸镍中的一种或多种，或者是本领域内技术人员熟知的其他镍离子盐。

优选地，所述还原剂是甲醛，甲酸，硼氢化钠，乙二醇，水合肼，聚乙烯醇，氢化铝锂中的一种或多种；该还原剂也可以是其他的常用还原剂。

本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：(1)过程简单易行，重复性好；(2)镍纳米粒子的形貌和分布可控。

具体实施方式

实施例1：将30mg多壁碳纳米管加入到50mL乙二醇中，随后加入50mg氯化镍，100mg硼氢化钠，伴随着温和的搅拌在40℃下反应0.5h。反应结束后，冷却至室温，离心分离出产物，并用去离子水洗涤3～5遍。最后，放入真空烘箱中，30～50℃干燥24h，得到镍纳米粒子修饰的多壁碳纳米管。

实施例2：将5mg单壁碳纳米管加入到60mL甲醇中，随后加入5mg硝酸镍，50mg水合肼，伴随着温和的搅拌在50℃下反应1.5h。反应结束后，冷却至室温，离心分离出产物，并用去离子水洗涤3～5遍。最后，放入真空烘箱中，30～50℃干燥24h，得到镍纳米粒子修饰的单壁碳纳米管。

实施例3：将50mg聚丙烯酸改性的多壁碳纳米管加入到80mL四氢呋喃中，随后加入90mg硫酸镍，300mg甲醛，伴随着温和的搅拌在40℃温度条件下反应2h。反应结束后，冷却至室温，离心分离出产物，并用去离子水洗涤3～5遍。最后，放入真空烘箱中，30～50℃干燥24h，得到镍纳米粒子修饰的多壁碳纳米管。

实施例4：将25mg羧基改性的单壁碳纳米管加入到50mL水中，随后加入50mg醋酸镍，200mg甲酸，伴随着温和的搅拌在60℃下反应3h。反应结束后，冷却至室温，离心分离出产物，并用去离子水洗涤3～5遍。最后，放入真空烘箱中，30～50℃干燥24h，得到镍纳米粒子修饰的单壁碳纳米管。