[发明专利]一种单金属纳米颗粒在碳纳米管上的组装方法

说明书

技术领域

本发明属于无机有机杂化材料技术领域，具体涉及一种单金属纳米颗粒在碳纳米管上的组装方法。

到乙酰丙酮盐的合成、碳纳米管的化学修饰，以及乙酰丙酮盐在修饰过的碳纳米管上的化学键合和非化学键合作用，利用乙酰丙酮盐的物理与化学特性，通过金属有机化学沉积原理，最终金属纳米颗粒均匀分布在碳纳米管表面。

背景技术

富勒烯、硬碳球，无形碳等碳材料是一种很有应用前景的材料，由于它们可以裁剪和修饰，该类材料已在非均相催化中有所应用；而碳纳米管本身具有非常大的机械性能与独特的电子性能，向这些碳材料一样，碳纳米管与其衍生物在催化中也具有很大的吸引力。无机金属纳米颗粒由于具有不寻常的几何构型、独特的电子与催化性质，将无机金属纳米颗粒组装在碳纳米管上，可以互相优势互补如碳纳米管的表面弯曲和表面积大，金属颗粒尺寸均匀等，从而使复合材料表现出更好的性能。自从1994年第一例碳纳米管修饰金属簇以来，在碳纳米管负载的金属主要有Au，Ag，Pd，Ru等，这些材料在催化和电子性质方面表现出潜在的应用前景。要有好的性能对负载金属颗粒而言金颗粒的大小、在碳纳米管上的分布均匀性、负载量等因数有关。因而发明有效的、简易的方法提高金属纳米颗粒在碳纳米管上的分布均匀性、负载量等是一件具有挑战性的工作。根据文献查新，对金属纳米颗粒负载在碳纳米管上的方法中，金属的前驱体都是以金属的无机盐和氧化物如卤化物、硝酸盐和硫酸盐等，该方法的不足之处有两点：分解温度较高一般达到700度以上；另外分解的产物有卤化氢、二氧化氮和二氧化硫等有害气体，这些气体对工作人员和仪器都有很大的损伤，是对环境不友好的方法。本发明的方法是一种简单、有效、环境友好的方法，我们合成的乙酰丙酮盐是一种金属有机化合物，该化合物具有升华温度低(150度)和分解温度低(350度)的特点，可以利用金属有机化学沉积仪进行分解还原得到金属纳米颗粒，该化合物分解产物除需要的金属颗粒外为水、二氧化碳等，对人和环境无危害，因而是一种低能耗、环境友好的方法。(JM.Planeix，N.Coustel，J.Coq，V.Brotons，PS.Kumbhar，R.Dutartre，P.Geneste，P.Bernier，PM.Ajayan，J.Am.Chem.Soc.1994，116，7935；GG.Wildgoose，CE.Banks，RG.Compton，Small 2006，2，182；A.Sarkar，AV.Murugan，A.Manthiram，J.Phys.Chem.C 2008，112，12037；SH.Hwang，CN.Moorefield，P.Wang，KU.Jeong，SZD.Cheng，KK.Kotta，GR.Newkome，J.Am.Chem.Soc.2006，128，7505；N.Karousis，GE.Tsotson，N.Ragoussis，N.Tagmatarchis，Diamond and Related Materials 2008，17，1582；P.Petit，A.Loiseau，Compt.Rend.Phys.2003，4，967；R.Murphy，JN.Coleman，M.Cadek，B.McCarthy，M.Bent，A.Drury，RC.Barklie，WJ.Blau，J.Phys.Chem.B2002，106，3087；XL.Xie，YW.Mai，XP.Zhou，Mater.Sci.Eng.R 2005，49，89；YH.Lin，XL.Cui，C.Yen，CM.Wai，J.Phys.Chem.B 2005，109，14410.33 Y.Wang，X.Xu，ZQ.Tian，Y.Zong，HM.Cheng，CJ.Lin，Chem.Eur.J.2006，12，2542；J.Kong，MG.Chapline，H.Dai，Adv.Mater.2001，13，1384；V.Lordi，N.Yao，J.Wei，Chem.Mater.2001，13，733；R.Giordano，P.Serp，P.Kalck，Y.Kihn，J.Schreiber，C.Marhic，JL.Duvail，Eur.J.Inorg.Chem.2003，610.)。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简单、有效、环境友好的在碳纳米管上组装单金属纳米颗粒的方法。

本发明提出的在碳纳米管上组装单金属纳米颗粒的方法，具体步骤如下：

(1)碳纳米管的表面化学修饰-COOH，-OH等有机集团