專利名稱：銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)，具體為設(shè)計(jì)一種新型復(fù)合催化劑，采用化學(xué)氣相 沉積法在銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
富勒烯是繼金剛石及石墨之后被發(fā)現(xiàn)的第3種碳的同素異形體，是以C6(l或C7Q為 首的一組球殼狀碳分子的總稱。自1985年9月4日Smalley等首次在激光束照射石墨的產(chǎn) 物中得到C6(l的質(zhì)譜圖后，不到一周的時(shí)間內(nèi)就又觀察到了內(nèi)嵌金屬富勒烯的存在。隨后， 在1991年日本電氣公司的Iijima又發(fā)現(xiàn)了碳納米管(CNTs)。由于富勒烯和CNTs具有獨(dú) 特的物理、化學(xué)性質(zhì)以及巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，吸引了眾多科學(xué)家們的濃厚興趣，迅速成為 研究的重點(diǎn)，并成功開發(fā)出了多種相關(guān)制備技術(shù)，如電弧放電法、激光蒸發(fā)法、火焰法、高頻 加熱蒸發(fā)法、太陽能法、萘高溫分解法和主要是制備CNTs的化學(xué)氣相沉積法(CVD)等。但 是，到目前為止，雖然出現(xiàn)了各種各樣合成富勒烯的方法，但是目前任何一種富勒烯制備方 法，都未確立廉價(jià)的、大量制造富勒烯的工藝，且富勒烯的產(chǎn)率較低，純化過程復(fù)雜。而已應(yīng) 用于商業(yè)化制備CNTs的CVD方法具有設(shè)備簡單、成本低廉和易操作等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具前 景的方法之一。而采用CVD合成碳納米材料的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑，遺憾的是到目前 為止，還未有報(bào)道過此類有效催化劑用來CVD合成富勒烯的研究。近年來，人們通過將富勒烯功能化的方法，如接上小分子、聚合物以及碳納米管 等，使富勒烯具有了新的性質(zhì)。將富勒烯共價(jià)或非共價(jià)鍵合于特定的體系可使其卓越的特 性與該體系性質(zhì)相結(jié)合，從而得到具有新的性質(zhì)與技術(shù)應(yīng)用的新型復(fù)合材料，可應(yīng)用于高 溫超導(dǎo)材料、生物醫(yī)學(xué)材料、非線性光學(xué)材料，導(dǎo)電器件等。例如，Nasibulin等人合成了 一種新型的CNTs-C6(i雜化材料，這種材料展示了獨(dú)特的冷卻電子發(fā)射能力，在平板顯示領(lǐng) 域具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，西班牙的科學(xué)家通過化學(xué)方法合成了一種單壁碳納米管 (SWCNTs)-C60的復(fù)合物，這種材料在光學(xué)、電學(xué)以及材料領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。但是這 些方法對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求非常嚴(yán)格，工藝過程十分復(fù)雜，并且富勒烯雜化的效率很低，直接制 約了富勒烯雜化復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用。因此如何低成本、低污染、高效率地工業(yè)化生產(chǎn)富勒 烯雜化碳納米復(fù)合材料是使其得到實(shí)際應(yīng)用的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種銅基體表面生長富 勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法，該制備方法工藝過程簡單，成本低廉，所得的富勒烯 摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料性能優(yōu)越，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種銅基體表面生長富勒烯摻雜多 孔碳納米纖維的制備方法，該制備方法采用以下工藝1)制備復(fù)合催化劑前驅(qū)體首先制備含有催化元素Fe、Co或Ni與形核元素Y或La的混合硝酸鹽催化劑溶液，催化元素與形核元素的質(zhì)量比為0. 1-10，然后采用浸潰涂層方法在表面改性后的銅基體上 負(fù)載ー層復(fù)合催化劑溶液，再將該銅基體放入真空干燥箱中，在80-100°C下干燥I小吋， 得到表面上均勻分布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅基體；所述混合硝酸鹽催化劑溶液的濃度為 0. 0001-lmol/L ;所述銅基體的表面改性為等離子體處理或微氧化處理，等離子處理為氬氣 等離子處理，處理時(shí)間為0. 5-10min ;微氧化處理是在空氣中處理，處理溫度100_300で，處 理時(shí)間0. l-2h ；2)在銅基體表面制備富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料取步驟I)所得表面上勻布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅基體，放入石英舟中，將石英 舟置于反應(yīng)管中部恒溫區(qū)，在氬氣保護(hù)下升溫至200-400°C，并在此溫度下煅燒l_4h，進(jìn)行 分解反應(yīng)；然后將溫度升到600-950°C，通入混合反應(yīng)氣體，進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；所述混合 反應(yīng)氣體為氬氣、氫氣與こ炔氣體按100-400 5-200 5-100的流量比配制，反應(yīng)0. l-5h 后，關(guān)掉混合反應(yīng)氣體，保溫0-lh，然后在氬氣氛圍下，將爐溫降至室溫，即得到銅基體表面 生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)了同時(shí)包含催化與富勒烯形核雙功能的新型Fe基 復(fù)合催化劑，并且采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)在銅基體表面低成本自組裝合成富勒烯摻 雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料，所得產(chǎn)品的石墨化程度高，具有更優(yōu)異的物理化學(xué)性能。本發(fā) 明方法具有以下優(yōu)勢(I)エ藝簡單，成本低廉。一歩直接合成富勒烯摻雜碳納米纖維復(fù)合 材料，簡化了エ藝流程，大大節(jié)約了成本；(2)無污染，環(huán)境友好。目前組裝富勒烯復(fù)合材料 的方法通常要用強(qiáng)酸或其他有毒化學(xué)品對(duì)樣品進(jìn)行改性處理，容易造成環(huán)境污染。本發(fā)明 不需要任何化學(xué)或物理處理，整個(gè)過程都在穩(wěn)定友好的環(huán)境下進(jìn)行，能夠最有效的利用富 勒烯和碳纖維的優(yōu)點(diǎn)，是ー種緑色技木；(3)所采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)エ藝成熟，適 于エ業(yè)化推廣應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法制得的銅 基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料的形貌照片圖；其中，(a)為SEM圖片；
(b)為TEM圖片；(c)、(d)分別為BF-STEM和HAADF-STEM的放大圖片；(e)、(f)分別為圖
(c)、(d)中的1、2局部區(qū)域的放大圖片；圖2為本發(fā)明銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的方制備法制得的銅 基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料的拉曼光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一歩敘述本發(fā)明本發(fā)明設(shè)計(jì)的銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法(簡稱制 備方法，參見圖1-2)，該制備方法是通過設(shè)計(jì)ー種新型復(fù)合催化劑和精確控制制備エ藝過 程，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)在銅基體表面上直接自組裝制備富勒烯摻雜多孔碳納米 纖維復(fù)合材料(簡稱復(fù)合材料)。其具體エ藝過程是I)制備復(fù)合催化劑前驅(qū)體取樣本銅片或銅箔，將銅片先用機(jī)械方法拋光，拋光之后的樣本銅片依次在蒸餾水-丙酮-酒精中進(jìn)行超聲波清洗，干燥后進(jìn)行等離子體處理或微氧化處理后備用(銅箔 不用拋光，直接依次在蒸餾水-丙酮-酒精中進(jìn)行超聲波清洗，干燥后進(jìn)行等離子體處理或 微氧化處理后備用)；再配置催化劑溶液，催化劑溶液為Fe基、Ni基或Co基復(fù)合催化劑， 由九水硝酸鐵、六水硝酸鎳或六水硝酸鈷與六水硝酸釔或硝酸鑭的混合水溶液配置而成， 其中九水硝酸鐵、六水硝酸鎳或六水硝酸鈷的濃度為O. 0001-lmol/L，鐵、鎳或鈷與釔的質(zhì) 量比為O. 1-10 ;然后將處理后的樣本銅片或銅箔浸入上述復(fù)合催化劑溶液中，使樣本銅片 或銅箔上負(fù)載一層催化劑溶液，再將該銅片或銅箔放入真空干燥箱中，在80-100°C下干燥 I小時(shí)，得到均勻分布在銅基體表面的釔摻雜或鑭摻雜的復(fù)合催化劑前驅(qū)體催化劑前驅(qū)體； 所述等離子處理為氬氣等離子處理，處理時(shí)間O. 5-10min ;所述微氧化處理是在空氣中處 理，處理溫度100-300°C，處理時(shí)間O. l-2h ；2)在銅基體表面制備富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料取步驟I)所得均布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅片或銅箔，放入石英舟中，將石英舟 置于反應(yīng)管中部恒溫區(qū)，在氬氣保護(hù)下升溫至200-400°C，并在此溫度下煅燒l_4h，進(jìn)行分 解反應(yīng)；然后將溫度升到600-95(TC，通入混合反應(yīng)氣體，進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；所述混合反 應(yīng)氣體為氬氣、氫氣與乙炔氣體按Ar H2 C2H2 = 100-400 5-200 5-100的流量比 配制，反應(yīng)O. l-5h后，關(guān)掉反應(yīng)氣體，保溫Ο-lh，然后在氬氣氛圍下，將爐溫降至室溫，即得 到在銅基體表面上生長有富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料。本發(fā)明制備方法是在銅基體上通過Fe作為催化元素，催化碳源的裂解并合成碳 納米纖維或CNTs等碳納米材料，Y或La作為零維富勒烯的形核元素，使得碳源裂解的碳原 子或原子簇包覆在Y或La原子外形成內(nèi)嵌金屬富勒烯，并用CVD在銅基體上自組裝富勒烯 摻雜一維碳納米復(fù)合材料，工藝簡單，成本低廉，適于工業(yè)化實(shí)施，所得復(fù)合材料可直接用 于高效能電極材料或生物醫(yī)用材料，或者與其他非碳材料復(fù)合，如和金屬材料復(fù)合形成金 屬基復(fù)合材料來增強(qiáng)金屬材料的某些性能，用于制備傳感器材料等。本發(fā)明方法是在銅基體上低成本自組裝合成富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材 料的制備方法。該技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種新型復(fù)合催化劑(如Fe/Y、Ni/Y、Co/Y催化劑等)， 然后采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)在基體表面直接自組裝合成富勒烯(包含內(nèi)嵌金屬富勒 烯)摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料。根據(jù)其反應(yīng)機(jī)理，能夠形成內(nèi)嵌金屬富勒烯的所有金 屬元素均可作為形核元素，包括元素周期表中的II族和III族中的大部分元素，與催化元 素Fe、Co或Ni等形成有效的復(fù)合催化劑。通過控制催化劑組成和CVD反應(yīng)條件，可以獲得 不同類型的富勒烯(內(nèi)嵌金屬富勒烯)及其摻雜的多孔碳納米纖維復(fù)合材料。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)主要是設(shè)計(jì)了一種新型復(fù)合催化劑，并首次用傳統(tǒng)工業(yè)CVD制備 CNTs的方法制備出了新型富勒烯(C60、C70等)摻雜一維多孔碳納米纖維復(fù)合材料。本發(fā) 明的催化劑是一種具有催化、形核雙功能的新型復(fù)合催化劑，用其可采用化學(xué)氣相沉積技 術(shù)(CVD)在銅基體上低成本自組裝合成富勒烯摻雜多孔碳納米纖維。傳統(tǒng)方法制備的富勒 烯摻雜CNTs，其富勒烯填充進(jìn)碳管中或粘附在CNTs表面，與傳統(tǒng)方法制備的富勒烯摻雜復(fù) 合材料不同的是，本發(fā)明獲得的富勒烯摻雜在多孔碳纖維(PCNFs)之中，且富勒烯插入石 墨層間隙中，并引起石墨層的變形，從而增加有效比表面積，形成一種全新的一維多孔碳結(jié) 構(gòu)(參見附圖I)。作為碳材料家族的新成員，本發(fā)明獲得的產(chǎn)品相比于目前已有的多孔碳 材料(PCNFs或活性炭)具有更高的石墨化程度和有效比表面積(參見附圖2)，因此，具有更優(yōu)異的物理化學(xué)性能。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。以下給出本發(fā)明制備方法的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例僅用于詳細(xì)說明本發(fā)明制備 方法，并不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。實(shí)施例1將直徑12mm厚度3mm的銅片先進(jìn)行機(jī)械拋光,拋光之后將銅片放入50ml蒸懼水 溶液中進(jìn)行超聲波清洗lOmin，然后再依次放入50ml丙酮溶液和酒精溶液中分別進(jìn)行超聲 波清洗lOmin。清洗完之后將銅片在室溫下吹干，干燥后再進(jìn)行氬氣等離子處理lmin。然 后配置九水硝酸鐵、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸鐵濃度為0. 02mol/ L，鐵與釔的質(zhì)量比為2 1 ;然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一層濃度為0.02mol/ L的Fe/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在80°C下真空干燥lh，得到Fe/Y/Cu催 化劑前驅(qū)體；然后取得到的Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中，將石英舟置于反應(yīng)管中 部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至400°C，氬氣流量為lOOsccm，并在400°C下煅燒1小時(shí)， 然后將溫度升到800°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體流量比Ar H2 C2H2為 200sccm : 50sccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合材料，生長時(shí)間為lOmin,生 長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下將爐溫降至室溫，即得到銅基體表面生長有富 勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料(參見圖1、2)。實(shí)施例2取厚度為50iim，大小為2X3cm2的樣本銅箔，清洗與干燥同實(shí)施例1，再進(jìn)行氬氣 等離子處理lmin。然后配置九水硝酸鐵、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸 鐵濃度為O.OOOlmol/L，鐵、釔質(zhì)量比為1 : 1。然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一 層濃度為0. 0001mol/L的Fe/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在100°C下真空干 燥lh，得到Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中， 將石英舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至200°C，氬氣流量為lOOsccm，并 在200°C下煅燒1小時(shí)，然后將溫度升到500°C,通入混合反應(yīng)氣體(II氣、氫氣、乙炔氣體 流量比Ar : H2 : C2H2為200sccm : 50sccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合 材料，生長時(shí)間為lh,生長完之后在気氣(気氣量為lOOsccm)氛圍下保溫lh,然后將爐溫 降至室溫，得到所述復(fù)合材料。實(shí)施例3取厚度為lOiim，大小為2X3cm2的樣本銅箔，清洗與干燥同實(shí)施例1，再將銅箔置 于空氣中在200°C下氧化2h。然后配置九水硝酸鐵、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶 液，其中硝酸鐵濃度為lmol/L，鐵、釔質(zhì)量比為5 1。然后在氬氣等離子處理完的銅片上 浸潰一層濃度為lmol/L的Fe/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在100°C下真空干 燥lh，得到Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中， 將石英舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至400°C，氬氣流量為200sCCm，并 在400°C下煅燒4小時(shí)，然后將溫度升到850°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體 流量比Ar : H2 : C2H2為200sccm : 50sccm : 20sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合 材料，生長時(shí)間為30min，生長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下保溫30min，然后 將爐溫降至室溫，即得到所述復(fù)合材料。
實(shí)施例4將直徑12mm厚度3mm的銅片先進(jìn)行機(jī)械拋光，清洗與干燥同實(shí)施例1，再進(jìn)行氬氣 等離子處理Omin。然后配置九水硝酸鐵、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸 鐵濃度為0.05mol/L，鐵、釔質(zhì)量比為10 1。然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一層 濃度為0. 05mol/L的Fe/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在90°C下真空干燥lh， 得到Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Fe/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中，將石英 舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至300°C，氬氣流量為lOOsccm，并在300°C 下煅燒3小時(shí)，然后將溫度升到700°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體流量比 Ar : H2 : C2H2為150sccm : lOsccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合材料，生 長時(shí)間為lh，生長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下將爐溫降至室溫，即得到所述 復(fù)合材料。實(shí)施例5將直徑12mm厚度3mm的銅片先進(jìn)行機(jī)械拋光，清洗與干燥同實(shí)施例1，再進(jìn)行氬氣 等離子處理Omin。然后配置六水硝酸鎳、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸 鎳濃度為0.05mol/L，鎳、釔質(zhì)量比為10 1。然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一層 濃度為0. 05mol/L的Ni/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在90°C下真空干燥lh， 得到Ni/Y/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Ni/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中，將石英 舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至300°C，氬氣流量為lOOsccm，并在300°C 下煅燒3小時(shí)，然后將溫度升到700°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體流量比 Ar : H2 : C2H2為150sccm : lOsccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合材料，生 長時(shí)間為lh，生長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下將爐溫降至室溫，即得到所述 復(fù)合材料。實(shí)施例6將直徑12mm厚度3mm的銅片先進(jìn)行機(jī)械拋光，清洗與干燥同實(shí)施例1，再進(jìn)行氬氣 等離子處理lmin。然后配置六水硝酸鈷、六水硝酸釔混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸 鈷濃度為0.05mol/L，鈷、釔質(zhì)量比為2 1。然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一層 濃度為0. 05mol/L的Co/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在90°C下真空干燥lh， 得到Co/Y/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Co/Y/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中，將石英 舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至300°C，氬氣流量為lOOsccm，并在300°C 下煅燒2小時(shí)，然后將溫度升到800°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體流量比 Ar : H2 : C2H2為200sccm : 20sccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合材料，生 長時(shí)間為lh，生長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下將爐溫降至室溫，即得到所述 復(fù)合材料。實(shí)施例7將直徑12mm厚度3mm的銅片先進(jìn)行機(jī)械拋光，清洗與干燥同實(shí)施例1，再進(jìn)行氬氣 等離子處理lmin，然后配置六水硝酸鈷、六水硝酸鑭混合水溶液作為催化劑溶液，其中硝酸 鈷濃度為0.05mol/L，鈷、鑭質(zhì)量比為2 1 ;然后在氬氣等離子處理完的銅片上浸潰一層濃 度為0. 05mol/L的Co/Y催化劑溶液，再將銅片放入真空干燥箱中在90°C下真空干燥lh，得 到Co/La/Cu催化劑前驅(qū)體；然后取得到的Co/La/Cu催化劑前驅(qū)體，放入石英舟中，將石英舟置于反應(yīng)管中部的恒溫區(qū)；在氬氣保護(hù)下升溫至300°C，氬氣流量為lOOsccm，并在300°C 下煅燒2小時(shí)，然后將溫度升到800°C，通入混合反應(yīng)氣體(氬氣、氫氣、乙炔氣體流量比 Ar : H2 : C2H2為200sccm : 20sccm : 50sccm)進(jìn)行生長富勒烯摻雜碳納米復(fù)合材料，生 長時(shí)間為lh，生長完之后在氬氣(氬氣量為lOOsccm)氛圍下將爐溫降至室溫，即得到所述 復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法，該制備方法采用以下エ藝 O制備復(fù)合催化劑前驅(qū)體 首先制備含有催化元素Fe、Co或Ni與形核元素Y或La的混合硝酸鹽催化劑溶液，催化元素與形核元素的質(zhì)量比為O. 1-10，然后采用浸潰涂層方法在表面改性后的銅基體上負(fù)載ー層復(fù)合催化劑溶液，再將該銅基體放入真空干燥箱中，在80-100°C下干燥I小吋，得到表面上均勻分布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅基體；所述混合硝酸鹽催化劑溶液的濃度為O.0001-lmol/L ;所述銅基體的表面改性為等離子體處理或微氧化處理，等離子處理為氬氣等離子處理，處理時(shí)間為O. 5-10 min ;微氧化處理是在空氣中處理，處理溫度100_300で，處理時(shí)間O. 1-2 h ； 2)在銅基體表面制備富勒烯摻雜多孔碳納米纖維復(fù)合材料 取步驟I)所得表面上勻布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅基體，放入石英舟中，將石英舟置于反應(yīng)管中部恒溫區(qū)，在氬氣保護(hù)下升溫至200-400°C，并在此溫度下煅燒l_4h，進(jìn)行分解反應(yīng)；然后將溫度升到600-950°C，通入混合反應(yīng)氣體，進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；所述混合反應(yīng)氣體為氬氣、氫氣與こ炔氣體按100-400:5-200:5-100的流量比配制，反應(yīng)O. l_5h后，關(guān)掉混合反應(yīng)氣體，保溫Ο-lh，然后在氬氣氛圍下，將爐溫降至室溫，即得到銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法，其特征在于所述的催化劑溶液為Fe基、Ni基或Co基復(fù)合催化劑，由九水硝酸鐵、六水硝酸鎳或六水硝酸鈷與六水硝酸釔或硝酸鑭的混合水溶液配置而成。
3.一種由權(quán)利要求I或2所述銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法制備的銅基體表面生長有富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種銅基體表面生長富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的制備方法，該制備方法采用以下工藝1.制備復(fù)合催化劑前驅(qū)體；首先制備含有催化元素Fe、Co或Ni與形核元素Y或La的混合硝酸鹽催化劑溶液，催化元素與形核元素的質(zhì)量比為0.1-10，然后采用浸漬涂層方法在表面改性后的銅基體上負(fù)載一層復(fù)合催化劑溶液，再將該銅基體放入真空干燥箱中，在80-100℃下干燥1小時(shí)，得到表面上均勻分布有復(fù)合催化劑前驅(qū)體的銅基體；2.采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)，在銅基體表面上直接自組裝制備富勒烯摻雜多孔碳納米纖維的復(fù)合材料。
文檔編號(hào)B01J23/83GK102658153SQ201210120100
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者喬志軍, 孫榮祿, 師春生, 康建立, 張虎, 秦凱強(qiáng), 趙乃勤 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)