[发明专利]一种尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料，更具体地说，涉及一种尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料及其制备方法。 

背景技术

碳材料是与人类文明进步息息相关的重要材料，各种不同形态的碳单质、含碳化合物以及新型碳材料（巴基球、碳纳米管、掺杂碳纳米管、石墨烯、石墨炔等）在人类发展中做出了巨大的贡献。近年来,以新型碳材料为基体的碳基复合材料因其在生物医药、化学化工及电子电器等领域中的广泛应用而引起了人们极大的兴趣。作为化学研究与材料制备的交叉学科，碳纳米管化学在纳米科学研究领域占据了不可替代的作用。 

碳纳米管独特的一维纳米结构、极高的长径比、可与金刚石媲美的硬（略）韧性、导电性、导热性，使其广泛应用于场致电子发射、高频宽带电磁波吸收及导热、储氢和催化等多个领域。而在某些复杂环境下，高性能碳纳米管复合材料更显出其无可比拟的优越性能。 

目前碳纳米管的合成主要有化学气相沉积、等离子体沉积、催化热解、催化还原方法和电弧法等。而使用最为广泛的制备方法是电弧法。此方法用脉冲电流在高温下进行电弧放电反应，电弧电流一般为70-200A，过低时电弧不稳定，过高时则会使无定形碳、石墨微粒等杂质增多，给其后的纯化处理带来困难。 此外，由于碳纳米管一般难溶于绝大多数的溶剂以及自身的化学惰性，限制了它在载体方面的应用。为消除这些限制，最常用的方法是用强氧化剂氧化碳纳米管,使碳管的表面生成羟基或羧基等含氧官能团。然而对碳管进行氧化处理会“剪断”或“剪开”碳管，从而改变其原有的结构，影响其原有的性能。 

掺杂碳纳米管（CNx）是一类具有管状结构的特殊碳材料，它不仅具有普通碳管优异的吸附性能、力学及热力学稳定性能，并且氮原子的存在使其在碳管表面引入了π电子云，在不需要额外的处理的情况下可以实现其它粒子在其表面的负载。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于针对上述现有技术所存在的问题而提供一种尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料。 

本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料的制备方法。 

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料，所述复合材料由尖晶石铁氧体纳米颗粒均匀包覆和负载在掺杂碳纳米管（CNx）表面形成。 

上述尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料的制备方法，由以下步骤组成： 

1）氮掺杂碳纳米管（CNx）的制备 

以二乙胺和仲丁胺为碳源和氮源，Fe/SBA-15分子筛为催化剂，经过973K高温裂解得到氮掺杂碳纳米管材料(CN_X)； 

2）尖晶石铁氧体/CNx纳米复合材料的制备 

A）称取步骤1）制备的氮掺杂碳纳米管材料(CN_X)于乙二醇中，超声使其 充分分散得到第一溶液； 

B）按照尖晶石型铁氧体通式M_xM′_yM″_(1-x-y)Fe₂O₄，且0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1中金属离子M、M′和M″的化学计量比分别称取含M、M′和M″的盐和三价可溶性铁盐,并溶解于步骤A）制备的第一溶液中,形成第二溶液； 

C）在常温常压下，将乙二胺加入到步骤B)制备的第二溶液中，充分搅拌得到第三溶液； 

D）将步骤C)制备的第三溶液置于密闭的反应容器中，在200-250℃下,保温8～12小时，得到沉淀； 

E）将上述步骤D)得到的沉淀用无水乙醇、去离子水洗涤、干燥，即制得尖晶石型铁氧体/CNx纳米复合材料。