專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于納米材料的，特別涉及一種合成碳納米管/氧化物復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管(CNT)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)性能，作為一維納米材料具有高比表面積，極限比表面積可達(dá)2630m2/g。碳納米管和氧化物復(fù)合后， 可顯著提高材料的機(jī)械、催化、光電轉(zhuǎn)化、生物等性能。廣泛的應(yīng)用于能源、醫(yī)藥、傳感器等領(lǐng)域，近年來(lái)成為人們研究的熱點(diǎn)。例如，對(duì)碳納米管/ 二氧化鈦的研究。Hesabi, Zohreh R.等第一次報(bào)道了 TiO2納米管/CNTs復(fù)合膜的制備，其使用化學(xué)氣相沉積法(CVD)，在陽(yáng)極氧化的TiO2納米管上生長(zhǎng)CNTs,得到了 COTVTiO2復(fù)合膜[參見(jiàn)Zohreh R. Hesabi, Nageh K. Allam,Klaus Dahmen,et al. Self-Standing Crystalline TiO2 Nanotubes/CNTs Heterojunction Membrane Synthesis and Characterization. ACS Applied Materials & Interfaces, 2011，3]。但先制備TiO2，然后生長(zhǎng)CNTs，屬于兩步法，工藝復(fù)雜，復(fù)合不均勻， 且并未報(bào)道復(fù)合膜的宏觀狀態(tài)。2011年本課題組發(fā)明人制備了 0奶^/1102復(fù)合材料，方法與本發(fā)明類(lèi)似，但制備的復(fù)合材料為粉狀，比表面積為50. 24m2/g。本發(fā)明改善了原先的制備方法，使得CNTs/Ti02復(fù)合膜能連續(xù)紡出，得到連續(xù)的復(fù)合膜，比表面積提高到1581m2/g，具有超疏水性。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，目前報(bào)道的復(fù)合材料，大多為粉末狀或塊狀，限制了應(yīng)用，且產(chǎn)率低。尚未有連續(xù)的復(fù)合膜報(bào)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種制備方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)物連續(xù)、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜及其制備方法。本發(fā)明結(jié)合浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相法制備碳納米管的反應(yīng)和有機(jī)金屬鹽氣相分解制備納米氧化物的反應(yīng)，將制備碳納米管的原料和有機(jī)金屬鹽混合后注入高溫反應(yīng)器中， 在氣流的帶動(dòng)下，碳納米管的組裝過(guò)程和有機(jī)金屬鹽分解為相應(yīng)氧化物的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行， 以氣相中浮動(dòng)碳納米管為載體，與納米氧化物復(fù)合，實(shí)現(xiàn)一步均勻混合，形成一種比表面積為100-1800m2/g的碳納米管/氧化物復(fù)合膜。該復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)為復(fù)合膜呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 細(xì)長(zhǎng)的少壁碳納米管相互交錯(cuò)，組成架狀結(jié)構(gòu)，有缺陷的多壁碳納米管和氧化物相互混合，搭在架狀結(jié)構(gòu)空隙。該復(fù)合膜中碳納米管有單壁碳納米管、少壁碳納米管束、多壁碳納米管，復(fù)合膜中含有一定量的無(wú)定形碳。由于裝置限制，目前比表面積的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果為 100-1800m2/g，但不限于此范圍，以后調(diào)節(jié)參數(shù)，比表面積或在此范圍之外，落在范圍之外的比表面積參數(shù)也在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜，其原料組成為碳源和氧化物前驅(qū)體，以任意質(zhì)量百分比混合；再外加質(zhì)量百分比為O. 05% -3%的催化劑和O. 01-3%的促進(jìn)劑噻吩；所述碳源為含碳有機(jī)物乙醇、丙酮、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁烷、戊烷、正己烷、 和環(huán)己烷的任意一種或多種混合；所述氧化物前驅(qū)體為如下物質(zhì)的任意一種或多種高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鈦的物質(zhì)鈦酸丁酯、異丙醇鈦、乙酰丙酮鈦、四氟化鈦、四
氯化鈦、異丙基三鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基鈦酸酯；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錫的物質(zhì)二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錳的物質(zhì)醋酸錳、乙酰丙酮錳；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鋅的物質(zhì)乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、硬酯酸鋅；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鎳的物質(zhì)四羰基鎳、檸檬酸鎳；所述的催化劑為二茂鈷、二茂鐵、二茂鎳、草酸鐵、草酸鎳、鑰酸銨、醋酸鐵、醋酸鎳、氯化鐵和氯化鎳的任意一種或多種。所述復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)為復(fù)合膜呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)長(zhǎng)的少壁碳納米管相互交錯(cuò)，組成架狀結(jié)構(gòu)，有缺陷的多壁碳納米管和氧化物相互混合，搭在架狀結(jié)構(gòu)空隙。所述復(fù)合膜的比表面積為100_1800m2/g。所述復(fù)合膜為超疏水性。本發(fā)明高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜的制備方法，具有如下步驟(I)將碳源和氧化物前驅(qū)體以任意質(zhì)量百分比混合，再外加質(zhì)量百分比為
O.05% -3%的催化劑和O. 01-3%的促進(jìn)劑噻吩，超聲分散均勻，配置成前驅(qū)體溶液；所述碳源為含碳有機(jī)物乙醇、丙酮、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁烷、戊烷、正己烷、 和環(huán)己烷的任意一種或多種混合；所述氧化物前驅(qū)體為如下物質(zhì)的任意一種或多種高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鈦的物質(zhì)鈦酸丁酯、異丙醇鈦、乙酰丙酮鈦、四氟化鈦、四
氯化鈦、異丙基三鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基鈦酸酯；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錫的物質(zhì)二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錳的物質(zhì)醋酸錳、乙酰丙酮錳；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鋅的物質(zhì)乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、硬酯酸鋅；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鎳的物質(zhì)四羰基鎳、檸檬酸鎳；所述的催化劑為二茂鈷、二茂鐵、二茂鎳、草酸鐵、草酸鎳、鑰酸銨、醋酸鐵、醋酸鎳、氯化鐵和氯化鎳的任意一種或多種。(2)反應(yīng)器在惰性氣體的保護(hù)下，升至600°C -1300°C，保溫，將惰性氣體換成載氣 H2 ;將步驟(I)配好的前驅(qū)體溶液以O(shè). l-30ml/h速率注入反應(yīng)器，在流速50-1000sccm的 H2作用下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳納米管的組裝過(guò)程和氧化物前驅(qū)體的分解過(guò)程，生成碳納米管/氧化物復(fù)合膜；所述的惰性氣體為氬氣、氮?dú)?、氦氣任意一種或多種。(3)將步驟(2)生成碳納米管/氧化物復(fù)合膜以機(jī)械方式連續(xù)紡出。
本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)化學(xué)氣相法合成了一種可連續(xù)生產(chǎn)且產(chǎn)物連續(xù)的碳納米管/氧化物復(fù)合膜。該復(fù)合膜比表面積高，吸附性能優(yōu)異，具有超疏水性，可用于食品和醫(yī)藥的脫色與除味，藥物載體，防毒面具，催化劑或催化劑載體，空氣凈化，污水處理等，特別是能源材料領(lǐng)域，如超級(jí)電容量、鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、儲(chǔ)氫等，具有廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，產(chǎn)物復(fù)合均勻，可用于工業(yè)化生產(chǎn)，有著極大的發(fā)展前景。


圖I是實(shí)施例I圖2是實(shí)施例I圖3是實(shí)施例I圖4是實(shí)施例I
制備CNIVTiO2復(fù)合膜時(shí)雙層膜的光學(xué)照片；
制備的CNIVTiO2復(fù)合膜機(jī)械纏繞在軸上的宏觀照片制備的CNIVTiO2復(fù)合膜掃描電子顯微鏡制備的CNIVTiO2復(fù)合膜N2吸附等溫吸附脫附曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例I稱(chēng)量24. OOg乙醇、5. 33g鈦酸丁酯、O. 43g 二茂鐵和O. 22g噻吩，混合后超聲分散 30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1130°C保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為800SCCm，以6ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Ti02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。圖I為反應(yīng)器中制備的雙層CNT/Ti02復(fù)合膜，經(jīng)電機(jī)連續(xù)紡出后宏觀照片如圖2。 掃描電鏡下觀察，復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)如圖3 :復(fù)合膜呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)長(zhǎng)的少壁CNT相互交錯(cuò)， 組成架狀結(jié)構(gòu)，有缺陷的多壁CNT和TiO2相互混合，搭在架狀結(jié)構(gòu)空隙。使用氮吸附動(dòng)態(tài)法測(cè)量材料的比表面積，復(fù)合膜的N2吸附等溫吸附脫附曲線如圖4，采用BET理論計(jì)算復(fù)合膜的比表面積為1581m2/g。實(shí)施例2稱(chēng)量24. OOg乙醇、10. 66g鈦酸丁酯、O. 43g 二茂鐵和O. 22g噻吩，混合后超聲分散 30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1200°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為500SCCm，以4ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Ti02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Ti02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I中的類(lèi)似，顏色稍微發(fā)白；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同；使用氮吸附動(dòng)態(tài)法測(cè)量材料的比表面積，采用BET理論計(jì)算復(fù)合膜的比表面積為660m2/g。實(shí)施例3稱(chēng)量I. 15g乙醇，8. 50g鈦酸丁酯、O. 19g 二茂鐵和O. IOg噻吩，混合后超聲分散 30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在N2氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至900°C后保溫，然后將保護(hù)氣N2氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為500SCCm，以8ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Ti02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Ti02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I中的類(lèi)似，強(qiáng)度變低；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。實(shí)施例4稱(chēng)量24. OOg乙醇、5. 58g乙酰丙酮鈦、O. 22g 二茂鐵和O. Ilg噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1000°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為lOOOsccm，以10ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNIVTiO2復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNIVTiO2復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I相同；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同； 使用氮吸附動(dòng)態(tài)法測(cè)量材料的比表面積，采用BET理論計(jì)算復(fù)合膜的比表面積為120m2/g ； 通過(guò)量角法測(cè)量出CNIVTiO2復(fù)合膜和水滴的潤(rùn)濕角為168°。實(shí)施例5稱(chēng)量24g乙醇，O. Olg鈦酸丁酯、O. 43g 二茂鐵和O. 22g噻吩，混合后超聲分散 30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在N2氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1120°C后保溫，然后將保護(hù)氣N2氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為50SCCm，以4ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNIVTiO2復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNIVTiO2復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色為黑色；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相似，但TiO2含量很少；使用氮吸附動(dòng)態(tài)法測(cè)量材料的比表面積，采用BET理論計(jì)算復(fù)合膜的比表面積為1093m2/g。實(shí)施例6稱(chēng)量8. 85g鈦酸丁酯、O. 17g 二茂鐵和O. 09g噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至900°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為lOOOsccm，以15ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)， 得到連續(xù)的CNIVTiO2復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNIVTiO2復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色灰白，強(qiáng)度很低；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相似，但TiO2含量增多。實(shí)施例7稱(chēng)量10. 65g異丙醇鈦、O. 19g 二茂鐵和O. IOg噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1000°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為700SCCm，以5ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)， 得到連續(xù)的CNIVTiO2復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNIVTiO2復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色灰白，強(qiáng)度很低；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相似，但TiO2含量增多。實(shí)施例8稱(chēng)量24. 00乙醇、10. OOg 二月桂酸二丁基錫、O. 60g 二茂鐵和O. IOg噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1000°C后保溫，將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣，保持H2氣流為700SCCm，以lml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Sn02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Sn02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色為黑色；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。實(shí)施例9
稱(chēng)量16. 50g*、ll. 80g乙酰丙酮錳、I. 40g 二茂鎳和I. IOg噻吩，混合后超聲分散 30min,得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至600°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為500SCCm，以20ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Mn02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Mn02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色為黑色；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。實(shí)施例10稱(chēng)量10. 90g環(huán)己烷，5. 32g乙酰丙酮鋅、O. 43g 二茂鈷和O. 22g噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至700°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為800SCCm，以15ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Zn02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Zn02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I類(lèi)似，顏色為灰黑色；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。實(shí)施例11稱(chēng)量12. OOg 二甲苯，7. 45g四羰基鎳、I. 30g鑰酸銨和O. 70g噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至780°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為900SCCm，以8ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Ti02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。 反應(yīng)制備的CNT/NiO復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I相同；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。實(shí)施例12稱(chēng)量12. 30g正己烷，5. 45g異丙醇鈦、I. 50g 二茂鎳和O. 50g噻吩，混合后超聲分散30min，得到均勻的前驅(qū)體反應(yīng)液。在Ar氣保護(hù)下，將反應(yīng)器升溫至1300°C后保溫，然后將保護(hù)氣Ar氣換為載氣H2氣。保持H2氣流為lOOOsccm，以28ml/h的速率將前驅(qū)體反應(yīng)液注入到反應(yīng)器內(nèi)，得到連續(xù)的CNT/Ti02復(fù)合膜，用電機(jī)將其連續(xù)紡出。反應(yīng)制備的CNT/Ti02復(fù)合膜宏觀形貌和實(shí)施例I相同；微觀結(jié)構(gòu)和實(shí)施例I相同。
權(quán)利要求
1.一種高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜，其原料組成為碳源和氧化物前驅(qū)體，以任意質(zhì)量百分比混合；再外加質(zhì)量百分比為O. 05% 3%的催化劑和O. 01 3%的促進(jìn)劑噻吩。所述碳源為含碳有機(jī)物乙醇、丙酮、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁烷、戊烷、正己烷、和環(huán)己烷的任意一種或多種混合；所述氧化物前驅(qū)體為如下物質(zhì)的任意一種或多種高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鈦的物質(zhì)鈦酸丁酯、異丙醇鈦、乙酰丙酮鈦、四氟化鈦、四氯化鈦、異丙基三鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基鈦酸酯；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錫的物質(zhì)二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錳的物質(zhì)醋酸錳、乙酰丙酮錳；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鋅的物質(zhì)乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、 硬酯酸鋅；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鎳的物質(zhì)四羰基鎳、檸檬酸鎳；所述的催化劑為二茂鈷、二茂鐵、二茂鎳、草酸鐵、草酸鎳、鑰酸銨、醋酸鐵、醋酸鎳、氯化鐵和氯化鎳的任意一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)為復(fù)合膜呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)長(zhǎng)的少壁碳納米管相互交錯(cuò)，組成架狀結(jié)構(gòu)，有缺陷的多壁碳納米管和氧化物相互混合，搭在架狀結(jié)構(gòu)空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜的比表面積為100-1800m2/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜為超疏水性。
5.權(quán)利要求I的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜的制備方法，具有如下步驟。(1)將碳源和氧化物前驅(qū)體以任意質(zhì)量百分比混合，再外加質(zhì)量百分比為O.05% -3% 的催化劑和O. 01-3%的促進(jìn)劑噻吩，超聲分散均勻，配置成前驅(qū)體溶液；所述碳源為含碳有機(jī)物乙醇、丙酮、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁烷、戊烷、正己烷、和環(huán)己烷的任意一種或多種混合；所述氧化物前驅(qū)體為如下物質(zhì)的任意一種或多種高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鈦的物質(zhì)鈦酸丁酯、異丙醇鈦、乙酰丙酮鈦、四氟化鈦、四氯化鈦、異丙基三鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基鈦酸酯；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錫的物質(zhì)二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化錳的物質(zhì)醋酸錳、乙酰丙酮錳；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鋅的物質(zhì)乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、 硬酯酸鋅；高溫反應(yīng)生成相應(yīng)氧化鎳的物質(zhì)四羰基鎳、檸檬酸鎳；所述的催化劑為二茂鈷、二茂鐵、二茂鎳、草酸鐵、草酸鎳、鑰酸銨、醋酸鐵、醋酸鎳、氯化鐵和氯化鎳的任意一種或多種。(2)反應(yīng)器在惰性氣體的保護(hù)下，升至600°C 1300°C，保溫，將惰性氣體換成載氣&； 將步驟(I)配好的前驅(qū)體溶液以O(shè). I 30ml/h速率注入反應(yīng)器，在流速50 IOOOsccm的H2作用下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳納米管的組裝過(guò)程和氧化物前驅(qū)體的分解過(guò)程，生成碳納米管/氧化物復(fù)合膜；所述的惰性氣體為氬氣、氮?dú)?、氦氣任意一種或多種；(3)將步驟(2)生成碳納米管/氧化物復(fù)合膜以機(jī)械方式連續(xù)紡出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜及其制備方法。該復(fù)合膜的比表面積為100-1800m2/g，具有超疏水性，結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)長(zhǎng)的少壁碳納米管相互交錯(cuò)，組成架狀結(jié)構(gòu)，有缺陷的多壁碳納米管和氧化物相互混合，搭在架狀結(jié)構(gòu)空隙。本發(fā)明將反應(yīng)碳源、氧化物前驅(qū)體、催化劑和促進(jìn)劑混合后加入到反應(yīng)器內(nèi)高溫反應(yīng)，在載氣流的帶動(dòng)下一步生成碳納米管/氧化物復(fù)合膜，機(jī)械方式連續(xù)紡出，得到連續(xù)的高比表面積碳納米管/氧化物復(fù)合膜。該復(fù)合膜比表面積大，工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，適用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。本發(fā)明可用于超級(jí)電容器、鋰離子電池、光催化等應(yīng)用。
文檔編號(hào)C01G23/053GK102583321SQ20121005413
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者侯峰, 常美艷, 彭睿, 董留兵, 趙莎 申請(qǐng)人:天津大學(xué)