[发明专利]金属氧化物纳米粒子填充的碳纳米纤维及其制备方法

摘要

本发明涉及一种金属氧化物纳米粒子填充的碳纳米纤维及其制备方法。金属氧化物纳米粒子填充的碳纳米纤维，是在磨粉作用下，将金属盐溶液填充进入碳纳米纤维的管中，干燥后煅烧而制得，所述金属氧化物纳米粒子的粒径范围为5～30nm。本方法具有填充时间短、可实现高填充量、工艺简单、绿色环保、成本低廉以及易于产业化等特点，所得产物具有优异的机械和化学稳定性，在催化、传感器、电磁屏蔽、新能源、生物技术以及高性能复合材料等领域具有良好的应用前景。

主权项

金属氧化物纳米粒子填充的碳纳米纤维的制备方法，是在磨粉作用下，将金属盐溶液填充进入碳纳米纤维的管中，干燥后煅烧而制得；所述金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn或Sn；所述金属盐溶液为上述金属的硝酸盐或氯化物水溶液，选用其中的至少一种；或者所述金属盐溶液为上述金属的乙酰丙酮盐的乙醇溶液的至少一种；所述金属氧化物纳米粒子的粒径范围为5～30nm；碳纳米纤维选用采用气相生长法制备得到的叠杯状结构；碳纳米纤维和金属盐溶液的配比，按碳纳米纤维与金属盐热解为氧化物的理论产量的质量比为1:0.2～2计算；按照包括如下步骤的方法制备：(1)将碳纳米纤维和金属盐溶液进行混合磨粉，过滤、干燥除去溶剂，粉碎研磨得到金属盐填充的碳纳米纤维；(2)将步骤(1)中得到的金属盐填充的碳纳米纤维于250℃～800℃煅烧15min～2h，得到目标产物；所述的磨粉是湿磨法，采用球磨，通过撞击、剪切、挤压、摩擦作用，一是使碳纳米纤维发生断裂，提供填充开口通道，二是促进溶液在碳纳米纤维的管内的润湿，提高填充率，缩短填充时间；在步骤(2)煅烧的气氛为空气、氮气或氩气中的至少一种。