[发明专利]导电导磁纳米功能材料的制备方法

说明书

一种导电导磁纳米功能材料的制备方法，包括：对基底进行预处理；利用化学气相沉积法在基底表面生长碳纳米纤维；在400℃‑1100℃的温度条件下通入20cc/min‑300cc/min的CO₂气体10min‑180min，或者在常温条件下通入10cc/min‑300cc/min的等离子气体1min‑30min，对碳纳米纤维进行表面功能化处理；将磁性纳米颗粒分散溶液附着于碳纳米纤维表面。本发明利用气体对碳纳米纤维进行表面功能化处理，可以均匀、全面地在疏水性的碳纳米纤维表面引入不同的含氧、含氮官能团，提高碳纳米纤维的表面能，增加磁性纳米颗粒的结合位点。因碳纳米纤维直接生长在基底表面，结构稳定不易脱落，碳纳米纤维有序排列，不仅具有更大的比表面积和三维多孔结构，而且更易分离回收，可以克服纳米颗粒容易团聚的缺点。

技术领域

本发明涉及磁性导电纳米复合材料，特别是涉及导电导磁纳米功能材料的制备方法。

背景技术

近年来成为研究热点的导电导磁复合材料是一种结构和功能一体化的双性复合材料，因具有磁性和导电性双重特性，在传感技术、非线性光学材料、电磁屏蔽、雷达吸收、磁记录等方面具有广阔的应用前景。

目前研究的导电导磁复合材料主要包括磁性微粒-导电高分子复合材料、碳系复合导电导磁材料、金属-氧化铁复合材料等，制备方法主要包括共混法、原位生成法、原位聚合法、化学电镀法等，其中原位生成法的制备条件比较苛刻，容易引入杂质，降低产物纯度；化学电镀法增大了材料的密度，且电镀废液的污染也是不容忽视的；共混法操作简单，但是纳米粒子易团聚，难以分散均匀，复合产物的结构具有不确定性。

随着社会的发展，对导电导磁复合材料提出了越来越高的要求，“厚度薄、质量轻、频段宽、强度高”是新型导电导磁复合材料的主要发展趋势。磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料，既具有纳米材料所特有的性质，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，又具有良好的磁导向性、超顺磁性、类酶催化特性和生物相容性等，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热，因此将磁性纳米颗粒作为导电导磁复合材料中的导磁材料具有广泛的应用前景。

碳纳米纤维(CNFs)是指具有纳米尺度的碳纤维，依其结构特性可分为纳米碳管即空心碳纳米纤维和实心碳纳米纤维，是准一维碳材料，具有较高的结晶取向度和较好的导电和导热性能，将其作为磁性纳米颗粒的载体，可以得到质量轻、厚度薄、比表面积大的导电导磁复合材料。然而，目前的碳纳米纤维材料多为粉末状，纤维长度较短且排列杂乱无章，将其作为磁性纳米颗粒的载体，得到的纳米复合材料会因颗粒太小吸附性太强，产生易团聚、分散不均的缺点，并且，因为这些缺点，将其应用于产品时，需要添加分散剂、胶黏剂等助剂，不仅成本高、不环保，得到的涂层还易脱落。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种导电导磁纳米功能材料的制备方法。

一种导电导磁纳米功能材料的制备方法，包括：

对基底进行预处理；

利用化学气相沉积法在所述基底表面生长碳纳米纤维；

在400℃-1100℃的温度条件下通入20cc/min-300cc/min的CO₂气体10min-180min，或者在常温条件下通入10cc/min-300cc/min的等离子气体1min-30min，对所述碳纳米纤维进行表面功能化处理；以及

将磁性纳米颗粒分散溶液附着于碳纳米纤维表面。

在其中一个实施例中，所述磁性纳米颗粒是四氧化三铁纳米颗粒。

在其中一个实施例中，所述等离子气体是氮气、氧气或空气的等离子气体。

在其中一个实施例中，所述基底是板状、网状、管状、织布状或丝状。