[发明专利]一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米结构及制备方法，尤其是涉及一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管及其制备方法。

背景技术

碳纳米管自1991年发现以来，由于其具有优良的性能，倍受研究者的青睐。研究也由最初的碳纳米管扩展为聚合物纳米管，金属氧化物纳米管和金属纳米管等。随着研究的不断深入，复合纳米材料的应用范围更加广泛，材料的性能更能得到体现。磁性纳米材料由于其独特的磁性能，在磁储存器、垂直磁记录仪、医疗传感器和纳米电子器件等领域拥有广泛的应用前景，从而成为材料科学界关注的热点。目前主要以铁磁性金属为研究对象，比如铁、钴、镍。不少学术论文报道铁、钴、镍纳米线的制备与磁性的研究。多数金属容易制备成纳米线结构，而难于成管状，少数学术论文也报道铁、钴、镍纳米管的制备，限制了其性能发挥和应用范围。

近年来人们开发除了复合纳米材料，其中异质包覆是一种有效的提高纳米材料线化学稳定性和机械强度的方法，即在纳米线外部形成一层包覆层，这样即保护了纳米线，又不影响其本身的性质。专利号为200710022640.2(公开号CN 101071663A)的中国专利公开了一项Pb@PVA超导纳米同轴电缆的制备方法。该发明是用水合法制备了Pb@PVA超导纳米同轴电缆，该电缆具有良好的抗氧化性与超导电性。专利号为200410075522.4(CN 1787123A)的中国专利公开了一项聚合物包覆层同轴纳米电缆的制备方法。该发明借助氧化铝AAO模板，分别用溶液和熔融法制备聚合物纳米管，然后在聚合物纳米管中沉积Pt纳米线制备了聚合物包覆层同轴纳米电缆。这两份申请公开的双层纳米管的内核都是纳米线，不适于制备陈列排布。

发明内容

为此，本发明提供一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管及其制备方法，其具有较好的磁学性能，工艺简单，长度容易控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管，包括磁性金属纳米管以及包覆在所述磁性金属纳米管外侧的聚合物纳米管。

磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的外径为100-300nm；所述磁性金属纳米管的内径为60-160nm，磁性金属纳米管的厚度为10-20nm。

一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管阵列，是由若干所述的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管排列而成。

一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的制备方法，包括下述步骤：

S1、制备聚合物纳米管

将质量分数为1-30％的聚合物溶液涂覆在基板上，再将多孔模板置于聚合物溶液上且与所述基板平行设置，静置1-5分钟，所述聚合物溶液在毛细管力和溶剂挥发所带来的驱动力的作用下沿所述多孔模板的微孔内壁生长，溶剂挥发后形成聚合物纳米管；

S2、制备磁性金属@聚合物同轴双层纳米管

将载有聚合物纳米管的多孔模板固定到基板上，然后置于离子溅射仪中喷镀85-95min金膜，再将其置于磁性电解质溶液中，在0.1-5V恒电压条件下在所述聚合物纳米管内部电化学沉积30-120min，形成磁性金属纳米管，所述聚合物纳米管和所述磁性金属纳米管为磁性金属@聚合物同轴双层纳米管；

S3、将步骤S2制备的载有磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的多孔模板置于强碱溶液中，所述强碱溶液腐蚀掉所述多孔模板后，即得磁性金属@聚合物同轴双层纳米管。

优选地，所述的步骤S1为：将质量分数为1-8％的聚合物溶液涂覆在基板上，再将多孔模板置于聚合物溶液上且与所述基板平行设置，静置1-5分钟，所述聚合物溶液在毛细管力和溶剂挥发所带来的驱动力的作用下沿所述多孔模板的微孔内壁生长，溶剂挥发后形成聚合物纳米管，取下载有聚合物纳米管的多孔模板，并去除多孔模板表面的聚合物。

所述的聚合物溶液为聚苯乙烯类、聚酰胺类、聚丙烯酸酯类、聚酯类、聚醚类、含氯聚合物、环氧树脂或酚醛树脂中的一种或其中几种组合物的溶液。

所述多孔模板的孔径为100-300nm，多孔模板的厚度为40-80μm；所述多孔模板为多孔氧化铝模板或多孔氧化硅模板。

所述的步骤S2中：所述的磁性电解质溶液中的磁性金属离子的浓度为0.1-5mol/L，所述磁性金属离子为铁、钴、镍金属离子；所述电化学沉积条件为：在0.1-5V恒电压条件下电化学沉积30-90min，Pt作对电极，甘汞电极作参比电极，最后用水将载有磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的多孔模板清洗干净。