專利名稱：金屬氧化物包覆碳納米管材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及了一種金屬氧化物包覆碳納米管材料的方法，屬于無機納米材料制備工藝技術領域。
背景技術：
近年來無機納米材材料，憑借著其比表面積大，熔點低等不同于宏觀材料的特殊性質(zhì)，受到許多專家的關注。在此之中，碳納米管自從被發(fā)現(xiàn)以來，以其獨特的準一維分子結構，良好的電學、機械性能，迅速成為物理、化學及材料學的研究熱點之一。以它為載體負載無機物分子，不僅在一維尺度上保證了無機物的納米特性，同時又在此基礎上加入了碳納米管的性質(zhì)。這種復合材料在催化、傳感器、分子器件等領域均有重大應用。
但由于碳納米管的可溶性差，易聚合等不利因素，使得均勻的在單根碳納米管上包覆無機物分子非常困難。美國專利2006142149采用電噴法制備出了Pt負載的碳納米管，但其所用的步驟較為繁瑣，實驗過程較長。中國專利CN1594212共開了一種無定形二氧化錳/多壁碳納米管復合物，其中碳納米管的直徑是20-40納米，長度是200納米-5微米，無定形二氧化錳負載在碳納米管表面形成復合物，但二氧化錳不能很均勻的復合在碳管上，形貌與混合類似。中國專利CN1669642提供了一種制備具有光催化活性的碳納米管/氧化鋅復合粉體的方法，雖然其不改變碳納米管的結構，但其復合物粉體的產(chǎn)量較小。中國專利CN1709793提出了一種用回流法復合氧化鋱與碳納米管的工藝，由于回流反應很劇烈，使得復合碳納米管的氧化鋱的形態(tài)不均一，材料性能不穩(wěn)定。
目前，文獻報導中對無機物包覆碳納米管材料的制備主要使用超臨界法(YunQiLiu et al.Adv.Mater.2004，16350-352，Chien M.Wai et al.Langmuir，2005，2111474-11479，Zhimin Liu et al.2006，11013410-13414)和化學吸附法(Hong-ZhengChen et al.Adv.Mater.2003，11909-913，Zhaokun Luan et al.Materials Letters，2005，59399-403)。前者要求的條件比較苛刻，合成的壓力大于9MPa，產(chǎn)量在幾十毫克左右，難以大量制備；后者工藝不穩(wěn)定，合成的偶然性較大，包復的均一性較差，導致復合材料的性質(zhì)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于是提供一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法，其特征在于該方法包括如下步驟a.用濃硝酸對碳納米管進行純化處理；b.金屬氧化物包覆碳納米管將硝酸鹽溶解在吡啶中配制成濃度為0.03～0.3mol/L的溶液，再按硝酸鹽與碳納米管的摩爾比為1∶1～8的比例，將步驟a中的碳納米管加入到硝酸鹽的吡啶溶液中，超聲40～120min；然后在160～180℃溫度下，水熱1～3天，離心分離，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7，烘干，即得到金屬氧化物包覆碳納米管材料。
所述的碳納米管為單壁或多壁納米管。
所述的硝酸鹽為稀土金屬的硝酸鹽。
所述的稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔、或硝酸鑭、或硝酸鈰、或硝酸鐠、或硝酸釹、或硝酸钷、或硝酸釤、或硝酸銪、或硝酸釓、或硝酸鋱、或硝酸鏑、或硝酸鈥、或硝酸鉺、或硝酸銩、或硝酸鐿、或硝酸镥。
本發(fā)明制備的金屬氧化物包覆碳納米管材料，其包覆層在20-40nm，且包覆層光滑，厚度均一可控，可為稀土金屬氧化物納米管的合成提供前驅(qū)體。同時其復合材料催化氧化CO溫度比商品稀土金屬氧化物低20-50℃，同等條件下的催化效率提高1-2倍；發(fā)關光強度比商品稀土金屬氧化物高1.5-2倍。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的金屬氧化物包覆碳納米管材料的方法，具有工藝簡單且穩(wěn)定、操作方便，結構易控等特點。為其它類型的無機物與碳納米管復合材料的制備提供了借鑒。
具體實施例方式
碳納米管的純化方法將0.2g碳納米管加入到100mL的65％的濃硝酸中，在120℃回流12h，冷卻后棄去上層清夜，加入去離子水稀釋，抽慮，洗滌至中性，60℃干燥得到分散的碳納米管。
實施例一在攪拌的情況下，將2mmol的硝酸鈰溶解在40mL吡啶中，再將0.04g純化后的碳納米管加入到此溶液中超聲40-120min，轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，在180℃水熱24h，產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌至中性(pH為7)，在60℃烘干，即得到氧化鈰納米管包覆碳納米管的材料，復合材料的顏色為灰色，增重約為400％。
實施例二將1.2mmol的硝酸銪溶解在40mL吡啶中，再將0.08g純化后的碳納米管加入到此溶液中超聲40-120min，轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，在160℃水熱72h，產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌至中性(pH為7)，在60℃烘干，即得到氧化銪納米管包覆碳納米管的材料，復合材料的顏色為土黃色，增重約為500％。
實施例三在攪拌的情況下，將4mmol的硝酸釔溶解在40mL吡啶中，再將0.16g純化后的碳納米管加入到此溶液中超聲40-120min，轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，在170℃水熱36h，產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌至中性(pH為7)，在60℃烘干，即得到氧化錫納米管包覆碳納米管的材料，復合材料的顏色為灰色，增重約為300％。
實施例四將1.2mmol的硝酸鋱溶解在40mL吡啶中，再將0.04g純化后的碳納米管加入到此溶液中超聲40-120min，轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，在180℃水熱48h，產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌至中性(pH為7)，在60℃烘干，即得到氧化銪納米管包覆碳納米管的材料，復合材料的顏色為灰色，增重約為400％。
實施例五將2mmol的硝酸鉺溶解在40mL吡啶中，再將0.06g純化后的碳納米管加入到此溶液中超聲40-120min，轉(zhuǎn)移至50mL水熱釜中，在160℃水熱72h，產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌至中性(pH為7)，在60℃烘干，即得到氧化銪納米管包覆碳納米管的材料，復合材料的顏色為灰色，增重約為500％。
權利要求
1.一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法，其特征在于該方法包括如下步驟a.用濃硝酸對碳納米管進行純化處理；b.金屬氧化物包覆碳納米管將硝酸鹽溶解在吡啶中配制成濃度為0.03～0.3mol/L的溶液，再按硝酸鹽與碳納米管的摩爾比為1∶1～8的比例，將步驟a中的碳納米管加入到硝酸鹽的吡啶溶液中，超聲40～120min；然后在160～180℃溫度下，水熱1～3天，離心分離，產(chǎn)物用去離子水洗滌至pH為7，烘干，即得到金屬氧化物包覆碳納米管材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法，其特征在于所述的碳納米管為單壁或多壁納米管。
3.據(jù)權利要求1所述的一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法，其特征在于所述的硝酸鹽為稀土金屬的硝酸鹽。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種金屬氧化物包覆碳納米管的方法，其特征在于所述的稀土金屬硝酸鹽為硝酸釔、或硝酸鑭、或硝酸鈰、或硝酸鐠、或硝酸釹、或硝酸钷、或硝酸釤、或硝酸銪、或硝酸釓、或硝酸鋱、或硝酸鏑、或硝酸鈥、或硝酸鉺、或硝酸銩、或硝酸鐿、或硝酸镥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬氧化物納米管包覆碳納米管的材料，屬于無機納米材料制備工藝技術領域。本發(fā)明利用溶劑熱，將碳納米管均勻的分散在硝酸鹽吡啶溶液中，通過溶劑熱，使金屬氧化物納米管包覆在碳納米管的表面；得到均一的、結構穩(wěn)定的金屬氧化物納米管包覆碳納米管的材料。本發(fā)明成本低，工藝簡單，條件易控，同時為其它類型的無機物與納米管復合物的制備提供了一種借鑒方法，其所得產(chǎn)品在電學、光學、催化等領域擁有潛在的應用前景。
文檔編號C04B35/628GK1948222SQ20061011816
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權日2006年11月9日
發(fā)明者施利毅, 張登松, 潘成思, 楊浩鵬, 付紅霞, 高曉紅, 方建慧 申請人:上海大學