[发明专利]一种镍纳米线表面共价修饰改性的分散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料制备方法，具体涉及一种镍纳米线表面共价修饰改性的分散方法。

技术背景

对于在建或已建的重大混凝土结构工程和基础设施(如超高层建筑、跨海大桥、大型采油平台与核电站等)，迫切需要采取有效的监测手段来评定其健康状况，以便及时修复和控制损伤，确保工程的可靠性、安全性与耐久性。构建重大混凝土结构工程和基础设施的健康监测系统，需要高性能、长寿命与稳定的智能传感元件。自感知水泥基复合材料可通过宏观电学性能变化有效诊断与监测混凝土结构的应力、应变或损伤，因此适用作传感元件。与现有的其它传感元件相较，自感知水泥基复合材料与混凝土结构具有天然的相容性，用于混凝土结构的健康诊断与监测有独特优势，与此同时，它还有灵敏度高、耐久性好等诸多优点。

尽管如此，由于制备自感知水泥基复合材料的导电填料的自身缺陷，如易钝化、导电性不良、难以分散等，使得现有的自感知水泥基复合材料普遍面临均匀性与重复性较差、综合性能(包括力学性能、导电性与自感知特性等)不高等缺陷，这些缺陷的存在限制了现有的自感知水泥基复合材料的发展和应用。因此，迫切需要研发其它新型的优质填料及其自感知水泥基复合材料的制备方法。

镍纳米线具有很好的抗碱性腐蚀能力，且有极好的导电性与优良的力学性能，是一个制备自感知水泥基复合材料的潜在优质填料，具有很好的发展与应用前景。但是，镍纳米线比表面积大，表面能高，纳米线间处于非热力学稳定状态，极易发生团聚或缠绕。基于此，用其作为填料需要先解决分散问题，但目前可用的超声分散、大功率机械分散易使镍纳米线折断，且会破坏镍纳米线结构与降低纳米线使用性能，所以，目前尚没有很好的方法使镍纳米线在水溶液中充分分散。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种镍纳米线表面共价修饰改性的分散方法，以解决镍纳米线在水溶液中易发生团聚或缠绕，无法充分分散的问题。

技术方案：本发明所述一种镍纳米线表面共价修饰改性的分散方法，包括下述步骤：

(1)配置镍纳米线表面处理溶液与改性剂；所述的表面处理溶液为0.20mol/L～0.30mol/L的硫酸溶液；所述的改性剂为油酸与乙醇的混合液，油酸与乙醇的质量比为1:15～1:10。

(2)将镍纳米线加入到步骤(1)配置的表面处理溶液中，恒温搅拌后，用去离子水反复冲洗镍纳米线至中性并真空干燥；

其中，所述的恒温搅拌的搅拌温度为50℃～70℃，搅拌时间为4min～5min，搅拌速率为400rpm～800rpm；所述的真空干燥的干燥温度为40℃～50℃。

(3)将步骤(2)处理后的镍纳米线加入到步骤(1)配置的改性剂中，恒温搅拌后，用去离子水与乙醇溶液反复冲洗干净并真空干燥，制得改性镍纳米线；

其中，所述的镍纳米线的质量为改性剂中油酸质量的5％～15％；所述的恒温搅拌的搅拌温度为60℃～70℃，搅拌时间为90min～120min，搅拌速率为400rpm～800rpm；所述的真空干燥的干燥温度为40℃～50℃。

(4)称量若干步骤(3)制得的改性镍纳米线加入到水溶液中，匀速搅拌后，制得镍纳米线水溶液；

其中，所述的镍纳米线水溶液的质量浓度小于0.08％；所述的匀速搅拌的搅拌时间为10min～15min，搅拌速率为400rpm～800rpm。

有益效果：与现有技术相比，本发明以油酸为改性剂，油酸是一种有机酸，经过表面处理后的镍纳米线存在的Ni²⁺与OH^-，油酸分子与这些Ni²⁺与OH^-以化学键合的形式结合，降低了镍纳米线的表面能，使得镍纳米线在水溶液中能较为稳定得均匀分散，由此解决了镍纳米线在水溶液中易于团聚或缠绕的问题。

此外，该分散方法对镍纳米线几乎没有破坏性，避免了现今普遍使用的超声分散、大功率机械分散易使镍纳米线折断，且会破坏镍纳米线结构与降低纳米线使用性能的缺陷。该分散方法不需要昂贵的试剂或者器材，也不需要特别专业的人才进行高精度的操作，利用较低的成本即可解决镍纳米线在水溶液中的分散问题，使镍纳米线在水溶液中充分分散，操作简单，成本低，效率高，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。