[发明专利]一种纳米镍/阵列碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米镍/阵列碳纳米管复合材料的制备方法，是以阵列碳纳米管为阴极，一定电流密度下，镍离子在阵列碳纳米管外壁上发生电化学还原反应，形成纳米镍/阵列碳纳米管复合材料。本发明方法以金属箔材上未经任何前处理的阵列碳纳米管为基体，采用恒电流连续电化学法在阴极碳纳米管上得到形貌尺寸可控的纳米镍，步骤衔接紧密，避免了常规方法中碳纳米管的前处理工序，缩短了工艺流程，同时恒电流法更易控制，易于连续化、规模化生产纳米镍/碳纳米管复合材料。本发明方法通过调整溶液体系各组分及浓度、电流大小、通电时间能够有效控制纳米镍的形貌尺寸以及镍含量，是一种简单、连续且可规模化的纳米镍/碳纳米管复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种纳米镍/阵列碳纳米管复合材料的制备方法，属于新材料领域。

背景技术

碳纳米管是由碳原子中sp²杂化为主，混合有sp³杂化所构筑成的理想结构。由于其纳米尺寸和独特的成键结构，其密度只有钢的六分之一，但强度却是钢的100倍。单根多层碳纳米管杨氏模量平均为118TPa，弯曲强度达1412GPa，导电性可在一定范围内调节，具备手性、电磁性、金属性等特异性质，被广泛应用于储能、药物载体、基体增强、吸波等领域，特别是阵列碳纳米管，因高度有序等固有特征，已在场发射、微传感等领域得到广泛应用。

但目前，碳纳米管的某些特性限制了其的应用。如难分散性，碳纳米管的管径基本上在几十纳米范围，而长度为几十、几百微米，甚至延伸至毫米范围，如此大的长径比，造成碳纳米管易缠绕、难分散，分布不均，这不仅增加了碳管的使用量，且造成复合材料性能的不均衡，此现象在使用阵列碳纳米管时更为严重。如兼容性差，碳纳米管的外壁基本为疏水性，限制其在水系环境中的应用，可采用表面氧化活化等引入羟基、羧基等亲水基团的方式改善其亲水性，但此方法产生环保问题的同时增加了碳纳米管的缺陷，降低了其结构稳定性，若应用于金属中，则会造成结合力差，出现空隙等问题。如高温易氧化，此特性作为增强相时更为明显，利用碳纳米管的高模量、高强度，可以作为增强相增强金属等材料，但在高温制备过程中，碳纳米管在高温、有氧环境下，将被氧化殆尽，制备的增强材料中检测不出碳纳米管或增强作用甚微。