[发明专利]一种碳纳米管-金铜合金复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，由基体碳纳米管，及负载于其表面的金铜合金组成，所述碳纳米管-金铜合金复合材料由以下组分按重量百分比组成：碳纳米管5～10wt%，金15～65wt%，铜25～75wt%；

碳纳米管-金铜合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 酸处理：将CNTs(碳纳米管)放入浓硫酸和浓硝酸的混合液中超声处理，清洗干净后得到酸处理的CNTs；

(2) 表面镀金：将步骤(1)所得酸处理的CNTs加入到PEI中，常温搅拌，控制超震频率，混合均匀后加入氯金酸，进行搅拌加热，反应预定时间后将CNTs取出，清洗干净后得到镀金的CNTs；

(3) 表面镀铜：将步骤(2)所得镀金的CNTs加入到镀铜溶液中，加入联吡啶和PVP，控制超震频率和温度，加入乙醛酸作为还原剂，调节PH，根据溶液颜色变化和气泡产生时间确定反应进程，待出现气泡一定时间后，将CNTs取出，清洗干净后得到镀覆金铜的CNTs；

(4) 合金化处理：将步骤(3)所得镀覆金铜的CNTs加入到异丙醇溶液中，加热至预定温度，使得金铜镀层合金化，洗涤干净后得到所述碳纳米管-金铜合金复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的长度为300～1000nm，所述金铜合金的粒径为20～150nm。

3.根据权利要求1所述碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述步骤(2)中，PEI的分子量为600～800，浓度为0.5～1mol/l，氯金酸的浓度为5～10g/L，CNTs的浓度为5～10g/L，所述PEI、氯金酸和CNTs加入量按体积份计为2：1：2。

4.根据权利要求1所述碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述步骤(2)中，将步骤(1)所得酸处理的CNTs加入到PEI中，常温搅拌30～60min，控制超震机在60HZ、40HZ的频率下分别超震5～10min，混合均匀后加入氯金酸，在50～80℃的温度下搅拌加热，反应时间为1～2h。

5.根据权利要求1所述碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述步骤(3)中，铜镀液由以下方式得到：原料按重量份计，称取25～35份的CuSO₄·5H₂O，70～90份的EDTANa₂，25～30份的NaKC₄H₄O₆·4H₂O，30～35份的KOH，溶解于400～450份的水中，搅拌均匀后得到铜镀液；所述EDTANa₂和NaKC₄H₄O₆作为络合剂，与铜离子络合后防止铜离子产生沉淀。

6.根据权利要求1所述碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述步骤(3)中，表面镀铜的具体过程为：

原料按体积份计，取20～30份铜镀液，加入10～15份2,2-联吡啶溶液，联吡啶溶液浓度为(0.1～0.3g)/100ml，加入10～15份PVP溶液，PVP分子量为4000，溶液浓度为0.1g/100ml，加水稀释至80～100份，加入步骤(2)所得镀金的CNTs，利用水浴将镀液稳定在15±1℃，加入1～2份乙醛酸，采用10mol/L的KOH调节反应液的pH至11.5～13，置于超震机中反应，第一次超震频率为40HZ，之后调整为60HZ，直至反应结束；所述PVP为表面活性剂，促进铜颗粒的包覆；所述2,2-联吡啶作为镀铜反应中的稳定剂，可以使镀液稳定，并调节镀铜晶粒的大小，使晶粒细化。

7.根据权利要求1所述碳纳米管-金铜合金复合材料，其特征在于，所述步骤(3)中，根据溶液颜色变化和气泡产生时间确定反应进程，具体为：

溶液颜色变化为：蓝色溶液→溶液变绿→深绿色→泛红→草绿色→黄色/橙色，此时出现气泡；出现气泡时开始计时取样，取样时间为出现气泡10～15min，反应整体时间不超过2h。