[发明专利]一种锌铝-层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法

摘要

一种锌铝‑层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法，涉及复合粉体及其制备技术领域，锌铝‑层状双氢氧化物包覆在碳纳米管的表面形成“核‑壳”型结构，复合粉体中碳纳米管以单根形式存在。首先利用水溶性聚合物对碳纳米管进行非共价键功能化法表面预处理，在其表面引入聚苯乙烯磺酸根基团，然后在其乙醇与水的分散液中加入金属盐溶液和混合碱缓冲溶液，通过共沉淀法在碳纳米管表面原位生长锌铝‑层状双氢氧化物，同时提高碳纳米管的单分散性。这有利于提高碳纳米管的单分散性，当其应用于聚合物基体中时，有助于解决目前存在的碳纳米管难以分散以及碳纳米管与基体间界面结合力低等问题，改善复合材料的物理化学性能。

主权项

1.一种锌铝‑层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体，其特征在于：该复合粉体包括包覆在碳纳米管的表面形成“核‑壳”型结构的锌铝‑层状双氢氧化物，该复合粉体中碳纳米管以单根形式存在，具有良好的单分散性；称取1.190gZn(NO3)2·6H2O和0.375gAl(NO3)2·9H2O溶于20mL去离子水中配制成混合盐溶液，其中Zn2+的浓度为0.2mol/L，Al3+的浓度为0.05mol/L；将0.212gNa2CO3和0.400gNaOH溶于10mL去离子水中配成混合碱溶液，其中CO32‑的浓度为0.2mol/L，OH‑的浓度为1.0mol/L；称取0.75g聚苯乙烯磺酸钠，溶于77.0mL去离子水和77.0mL无水乙醇的混合溶液中，其中聚苯乙烯磺酸钠的质量浓度为0.54％；将0.05g的平均直径为120nm的多壁碳纳米管加入其中，超声分散1.0小时，制成碳纳米管的分散液，其中碳纳米管与聚苯乙烯磺酸钠的质量比为1∶15；将该分散液转移至装有机械搅拌装置和冷凝装置的三颈瓶中，加入混合碱溶液并搅拌均匀，用时30分钟通过恒压滴液漏斗缓慢滴加混合盐溶液，用1.0mol/L的盐酸溶液调节体系的pH＝10.4，控制油浴锅的温度为70℃，反应时间为24小时，反应结束后将溶液离心，用去离子水洗涤3次，离心转速为3500r/min，时间为8分钟，最后在60℃烘箱中干燥24小时，所得产物即为锌铝‑层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体；所述碳纳米管原料为多壁碳纳米管，管径为40～150nm，管长为5～12μm，而且无规则的纠缠在一起形成网络状结构；锌铝‑层状双氢氧化物的2θ角为11.86°、23.36°和46.86°处所代表的晶面(003)，(006)和(012)的面间距分别为0.746、0.381和0.194nm；碳纳米管在26.62°处的峰代表的是类石墨层的(002)面，其面间距为0.334nm；锌铝‑层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体的X‑射线衍射图谱中同时存在碳纳米管的特征峰以及ZnAl‑层状双氢氧化物的特征峰，而且ZnAl‑层状双氢氧化物的(003)晶面的特征峰向小角度迁移至3.64°，其层间距增大到2.426nm；首先利用水溶性聚合物对碳纳米管进行非共价键功能化法表面预处理，在其表面引入聚苯乙烯磺酸根基团，然后在其乙醇与水的分散液中加入金属盐溶液和混合碱缓冲溶液，通过共沉淀法在碳纳米管表面原位生长锌铝‑层状双氢氧化物。