[发明专利]碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法。该方法过程包括：用聚乙烯醇或者聚乙二醇和柠檬酸的混合物包覆层片状铝粉；用包覆聚合物的层片状铝粉粘附溶解在溶液中的催化剂前驱体颗粒；再经煅烧、还原、热解高聚物以及碳源催化裂解生长碳纳米管步骤，最后通过粉末冶金工艺得到碳纳米管增强铝基复合材料。本发明的优点在于，催化剂分散均匀不易团聚，催化活性大且制备简单，对基体形貌的要求不高，具有普便适用性；工艺反应温和，对碳纳米管结构破坏低，催化生长的碳纳米管产率连续可调，制备出的复合材料性能优异。

主权项

一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下过程：1)      制备聚合物包覆层片状铝粉：按照层片状铝粉与聚合度为1000～3000的聚乙烯醇质量比1：0.01～0.2，或者按照层片状铝粉与聚合度为1000～3000的聚乙二醇和柠檬酸按照质量比1:0.1～0.5:0.05～0.25，将层片状铝粉与聚乙烯醇或者与聚乙二醇和柠檬酸的水溶液混合，进行超声15～30分钟、搅拌1～2小时，再经过滤，用去离子水洗涤直至洗涤液中无聚合物为止，在60～120℃烘干得到聚乙烯醇或者聚乙二醇和柠檬酸包覆层片状铝粉；2)制备Ni/Al催化剂： 按照步骤1)得到的聚合物包覆层片状铝粉末与四水合醋酸钴按质量比1：0.01～0.2，将聚合物包覆层片状铝粉与四水合醋酸钴溶液进行混合，进行超声15～30分钟、搅拌1～2小时，再经过滤，用去离子水洗涤直至洗涤液中无四水合醋酸钴为止，随后在室温下自然干燥或者在60～120℃烘干，得到催化剂前躯体粉末，将制得的催化剂前躯体粉末铺摊在石英舟中，石英舟置于管式炉恒温区，在氩气或氮气保护下以升温速率5～10℃/min升温至温度200～400℃煅烧0.5～3小时后，再以流速25～250mL/min通入氢气以升温速率5～10℃/min升温至温度400～600℃还原1～4小时，最后以升温速率5～10℃/min升温至温度550～600℃，在氩气或氮气保护下对聚合物进行分解0.5～3小时，制得Co/Al催化剂；    3)制备碳纳米管和铝复合粉末：  将步骤2)制得的Co/Al催化剂置于管式炉中，在氩气或者氮气的保护下，将管式炉炉温调整为400～650℃，以流速为50～800mL/min向Co/Al催化剂通入碳源气和载气的混合气，碳源气与载气的体积比为1∶(1～15)进行0.1～5小时的催化裂解反应，其中碳源气为甲烷或者乙炔，载气为氩气、氮气、氢气、氢气+氩气和氢气+氮气之中的一种气体，催化裂解反应后在氩气或氮气的氛围中管式炉冷却至室温，得到碳纳米管和铝的复合粉末。  4)制备碳纳米管增强铝基复合材料：  在室温和压力600～800MPa下，将步骤3)制得的碳纳米管和铝复合粉末压制成块体，然后将块体在以升温速率5～10℃/min升温至500～700℃下烧结0.5～6小时，再进行压力1200～1500MPa的复压或者进行在450～700℃，10～30：1挤压比下热挤压，得到碳纳米管增强铝基复合材料。