[发明专利]管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管及其制备方法

说明书

本发明提供了管径和壁厚可控的金属微米管及其制备方法。该管径和壁厚可控的金属微米管的制备方法包括：将高分子纤维材料依次浸入丙酮溶液、无水乙醇溶液和HCl溶液中超声，清洗，干燥；向高分子纤维材料上喷射金属膜；在空气气氛中进行退火处理，得到粗产品；将粗产品在HCl溶液中浸泡，清洗、干燥，得到管径和壁厚可控的金属微米管。本发明还提供了由上述制备方法得到的管径和壁厚可控的金属微米管。本发明的制备方法的操作简单、条件可控、安全可靠、节能环保，在金属催化、电子器件和清洁能源等领域拥有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属管的制备方法，尤其涉及一种管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管的制备方法，属于无机材料技术领域。

背景技术

金属微米管/纳米管因其优异的力学性能、良好的导电性和大比表面积等优点，在催化领域、电催化领域、锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域拥有十分广阔的应用前景。

目前金属微米管/纳米管的制备方法主要是生长和刻蚀。其中，生长主要包括电镀、化学镀和原子层沉积等技术，这使得制备条件很难控制，得到的微米管的管径和壁厚难以统一、分散不均匀，而且某些技术需要在特定溶液或者特定气氛中进行，产生的废液废气不仅污染环境，也容易引发一些安全事故。刻蚀需要在基底上做出特定图形的覆盖层或催化剂，从而增加了操作的复杂性，降低了工作效率，同时要得到更高精度的控制，就需要更精密的刻蚀设备，这无疑大幅增加了成本。

因此，找到一种操作简单、条件可控、安全可靠、节能环保，同时又能控制金属微米管/纳米管的管径、壁厚、成分和层数，而且能保证金属微米管/纳米管均匀分散的方法变得很有必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种操作简单、条件可控、安全可靠、节能环保，同时又能控制金属微米管/纳米管的管径、壁厚、成分和层数的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管及其制备方法，该管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管的制备方法包括以下步骤：

将5g高分子纤维材料分别浸入到50mL-100mL(优选为60mL)的丙酮溶液、50mL-100mL(优选为60mL)的无水乙醇溶液和50mL-100mL(优选为60mL)的HCl溶液中超声5min-20min(优选为10min)，清洗、干燥；

向高分子纤维材料上喷射金属膜；

在空气气氛中进行退火处理，得到粗产品；

将粗产品在HCl溶液中浸泡，清洗、干燥，得到管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管。

具体地，当选择的高分子纤维材料的直径为纳米级时，即可得到金属纳米管；当选择的高分子纤维材料的为微米级时，即可得到金属微米管。

在本发明的管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管的制备方法中，优选地，采用的高分子纤维材料包括湿巾、蚕丝、聚丙烯腈等线性高分子材料；更优选地，高分子纤维材料为湿巾。根据本发明的具体实施方式，高分子纤维材料在使用时使之铺成一层薄膜。

根据本发明的具体实施方式，超声的目的是除去有机添加剂和其他杂质。

在本发明的管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管的制备方法中，对制备金属膜时采用的金属没有要求，可以根据需要选择合适的金属种类，只要能够通过溅射技术完成镀膜就可以。

在本发明的管径和壁厚可控的金属微米管/纳米管的制备方法中，优选地，制备金属膜时是在磁控溅射仪器中进行，其中，磁控溅射的气压为5.1×10^-3Pa，氩气流量为15sccm-30sccm(更优选为23.5sccm)，溅射功率为100W-250W，溅射时间为0.5min-6min。