[发明专利]一种金属掺杂氧化锌纳米颗粒包覆碳纳米管的方法

摘要

本发明涉及一种金属掺杂氧化锌纳米颗粒包覆碳纳米管的方法，该方法主要是利用碱性溶液和混合酸处理碳纳米管，然后以乙酸锌和金属乙酸盐为原料，以无水乙醇为溶剂，草酸为络合剂，利用共沉淀法和后续热处理制备金属掺杂氧化锌纳米颗粒包覆碳纳米管。本发明利用简单方法功能化碳纳米管，可以实现氧化锌纳米颗粒均匀致密地包覆碳纳米管，而且制备的纳米颗粒粒径分布均匀、粒径尺寸小、制备工艺简单、成本低等优点。最大的特点是不需要表面活性剂修饰碳纳米管。获得的复合粉体既可以作为粉末原料制备高性能的碳纳米管/金属基和碳纳米管/陶瓷基复合材料，也可应用于光学器件、自旋电子器件和气敏传感器等领域中。

主权项

1.一种金属掺杂氧化锌纳米颗粒包覆碳纳米管的方法，步骤包括：①将3g化学气相催化裂解法制备的碳纳米管加入到500mL浓度为1mol/L～3mol/L的碱溶液中，并用磁力搅拌器搅拌30min后再用超声仪超声分散30min之后在100℃下回流2h，之后过滤并用去离子水冲洗数次，使滤液的pH值至中性为止，最后将获得的碳纳米管沉淀烘干研磨后待用；②将经步骤①碱溶液处理的碳纳米管加入到500mL按体积比3：1配制的浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，用磁力搅拌器搅拌30min后再用超声仪超声分散30min，接着在100℃下加热回流2h，过滤后将获得的碳纳米管沉淀物再用500mL浓度为2mol/L分析纯盐酸在100℃下回流2h，然后过滤并用去离子水冲洗，使滤液的pH值至中性为止，最后将获得的碳纳米管沉淀烘干研磨后待用；③取5.5g醋酸锌和0.24g金属乙酸盐溶解在100mL的无水乙醇中，超声分散30min后加入0.1g～0.6g经过步骤②处理的碳纳米管，再超声分散30min，然后将其转移到恒温水浴锅中升温加热，温度范围为60℃-90℃，待温度稳定后，在不断搅拌的情况下缓慢滴入100mL 3.15g/L的草酸—无水乙醇溶液，使其形成胶体，然后将胶体样品放在70℃—90℃干燥箱中烘干，取出碾磨，得到碳纳米管/草酸锌金属前躯体粉末；④在氮气保护下，把上述粉末放在箱式炉中煅烧1h—3h，煅烧温度为400℃--500℃，待其自然冷却后研磨，得到金属掺杂氧化锌纳米颗粒包覆碳纳米管的样品。