專利名稱：負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管具有中空、輕質(zhì)、高比表面積、高導(dǎo)電性和生物相容性等特點(diǎn)，而在碳納 米管上負(fù)載氧化物又賦予了碳納米管新的特性，使其具有更優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，如催 化、光學(xué)、氣敏和吸波特性等?，F(xiàn)有的金屬氧化物負(fù)載碳納米管復(fù)合材料的制備方法是首 先制備或購(gòu)買碳納米管，接著對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性，然后通過(guò)吸附和靜電作用將金屬 氧化物的前驅(qū)體顆粒附著在碳納米管表面，再通過(guò)熱處理將金屬氧化物的前驅(qū)體轉(zhuǎn)變成金 屬氧化物，從而得到金屬氧化物負(fù)載碳納米管的復(fù)合材料，該方法工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的制備負(fù)載納米銦錫氧化物碳納米管復(fù)合材料的方法工
藝復(fù)雜的問(wèn)題，而提供負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法。 本發(fā)明的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，按以下步驟進(jìn)
行一、分別稱取硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚，其中硝酸銦氯化錫的摩爾比為1 :0. 1
0. 125、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 1 0. 5，并將硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚加
入到反應(yīng)器中，在75°C 85t:的條件下回流20h 28h，得到有機(jī)相溶液；二、分別稱取間
苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :45 55、間苯二酚碳酸
鈉的摩爾比為100 :0. 08 0. 12、間苯二酚水的摩爾比為100 :15 20，并將間苯二酚、甲 醛、碳酸鈉和水加入反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1 1. 5，攪拌lh 1. 5h，得 到水相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一得到的有機(jī)相溶液和經(jīng)步驟二得到的水相溶液，其中有
機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 :0. 25 0. 5，在攪拌條件下，將有機(jī)相溶液滴入到水相溶
液中，繼續(xù)攪拌lh 1. 5h，然后靜止放置20h 28h，得到前驅(qū)體溶液；四、將多孔氧化鋁 模板浸入到經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體溶液中，靜止放置20min 40min后取出，在室溫下晾置 20h 28h ;五、將經(jīng)步驟四處理后的多孔氧化鋁模板放在燒結(jié)爐中，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下， 升溫至800°C 100(TC后保持0. 8h 1. 5h ;六、將經(jīng)步驟五處理過(guò)的多孔氧化鋁模板放在 濃渡為0. 5mol/L 2mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持6h 24h，然后用去離子水洗滌、干燥 后，即得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。 本發(fā)明的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，將形成銦錫氧化 物的原料硝酸銦、氯化錫加入到形成碳納米管的前驅(qū)物質(zhì)中，形成前驅(qū)體，前驅(qū)體中的間苯 二酚和甲醛的凝膠，使各物質(zhì)均勻填充在多孔氧化鋁模板中，通過(guò)燒結(jié)處理，使銦錫氧化物 和碳納米管同時(shí)生成，并結(jié)合在一起，在模板上形成負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合 材料，再去掉模板，得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。復(fù)合材料中銦錫氧化物 的平均顆粒為15nm 40nm，碳納米管的直徑為200nm 250nm，本發(fā)明使銦錫氧化物和碳 納米管同時(shí)生成，工藝簡(jiǎn)單。


圖1是具體實(shí)施方式
二十制備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的X射 線衍射圖，標(biāo)注B符號(hào)的衍射峰為銦錫氧化物(ITO)的衍射峰；圖2是具體實(shí)施方式
二十制 備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的側(cè)面的描微觀顯微圖；圖3是具體實(shí)施方 式二十制備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的截面的描微觀顯微圖；圖4是具 體實(shí)施方式二十制備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備 方法按以下步驟進(jìn)行一、分別稱取硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚，其中硝酸銦氯化錫的 摩爾比為1 :0. 1 0. 125、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 1 0. 5，并將硝酸銦、氯化
錫和乙二醇甲醚加入到反應(yīng)器中，在75°C 85t:的條件下回流20h 28h，得到有機(jī)相溶 液；二、分別稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :45 55、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 08 0. 12、間苯二酚水的摩爾比為100 :15
20，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水加入反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1
1. 5，攪拌lh 1. 5h，得到水相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一得到的有機(jī)相溶液和經(jīng)步驟二 得到的水相溶液，其中有機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 :0. 25 0. 5，在攪拌條件下，將
有機(jī)相溶液滴入到水相溶液中，繼續(xù)攪拌lh 1. 5h，然后靜止放置20h 28h，得到前驅(qū) 體溶液；四、將多孔氧化鋁模板浸入到經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體溶液中，靜止放置20min 40min后取出，在室溫下晾置20h 28h ;五、將經(jīng)步驟四處理后的多孔氧化鋁模板放在燒 結(jié)爐中，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至80(TC 100(TC后保持0. 8h 1. 5h ;六、將經(jīng)步驟五 處理過(guò)的多孔氧化鋁模板放在濃渡為0. 5mol/L 2mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持6h 24h，然后用去離子水洗滌、干燥后，即得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。
本實(shí)施方式的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，將形成銦錫 氧化物的原料硝酸銦、氯化錫加入到形成碳納米管的前驅(qū)物質(zhì)中，形成前驅(qū)體，前驅(qū)體中的 間苯二酚和甲醛的凝膠，使各物質(zhì)均勻填充在多孔氧化鋁模板中，通過(guò)燒結(jié)處理，使銦錫氧 化物和碳納米管同時(shí)生成，并結(jié)合在一起，在模板上形成負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管 復(fù)合材料，再去掉模板，得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。復(fù)合材料中銦錫氧 化物的平均顆粒為15nm 40nm，碳納米管的直徑為200nm 250nm，本發(fā)明使銦錫氧化物 和碳納米管同時(shí)生成，工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中硝酸銦氯 化錫的摩爾比為1 :0. 11 0. 12、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 15 0. 45。其它步
驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中硝酸 銦氯化錫的摩爾比為1 :0. 115、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 25。其它步驟與參數(shù) 與具體實(shí)施方式
一或二相同。 具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中在
78°C 83t:的條件下回流21h 27h。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。 具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟一中在8(TC的條件下回流20h。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中間 苯二酚甲醛的摩爾比為100 :47 53、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 09 0. 11、間 苯二酚水的摩爾比為100 :16 19。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟二中間 苯二酚甲醛的摩爾比為100 :50、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 10、間苯二酚水的 摩爾比為100 :18。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。 具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟二中用
鹽酸調(diào)解PH值至1. 1 1.4，攪拌1. lh 1.4h。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。 具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟二中用
鹽酸調(diào)解PH值至1. 3，攪拌1. 2h。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。 具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟三中有
機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 :0. 3 0. 45。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是步驟三中
有機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 :0. 3。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。 具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至i^一之一不同的是步驟三
中將有機(jī)相溶液滴入到水相溶液后，繼續(xù)攪拌1. lh 1. 4h，然后靜止放置21h 27h。其
它與具體實(shí)施方式
一至十一之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是步驟三 中將有機(jī)相溶液滴入到水相溶液后，繼續(xù)攪拌1. 3h，然后靜止放置25h。其它與具體實(shí)施方 式一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是步驟四 中靜止放置時(shí)間為25min 35min，在室溫下晾置時(shí)間為21h 27h。其它與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十四之一不同的是步驟四 中靜止放置時(shí)間為30min，在室溫下晾置時(shí)間為24h。其它與具體實(shí)施方式
一至十四之一相 同。 具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十五之一不同的是步驟五
中升溫至850°C 95(TC后保持1. Oh 1. 4h。其它與具體實(shí)施方式
一至十五之一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十六之一不同的是步驟五 中升溫至90(TC后保持1. 2h。其它與具體實(shí)施方式
一至十六之一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟六 中在濃渡為0. 6mol/L 1. 8mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持7h 18h。其它與具體實(shí)施方 式一至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟六 中在濃渡為1. 5mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持12h。其它與具體實(shí)施方式
一至十七之一相 同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的 制備方法按以下步驟進(jìn)行一、分別稱取硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚，其中硝酸銦氯化錫的摩爾比為1 :0. 115、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 35，并將硝酸銦、氯化錫和乙
二醇甲醚加入到反應(yīng)器中，在8(TC的條件下回流24h，得到有機(jī)相溶液；二、分別稱取間苯
二酚、甲醛、碳酸鈉和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :50、間苯二酚碳酸鈉的摩 爾比為100 :0. 10、間苯二酚水的摩爾比為100 :18，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水加入 反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至l，攪拌lh，得到水相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟 一得到的有機(jī)相溶液和經(jīng)步驟二得到的水相溶液，其中有機(jī)相溶液水相溶液的體積比為 1 :0. 45，在攪拌條件下，將有機(jī)相溶液滴入到水相溶液中，繼續(xù)攪拌lh，然后靜止放置24h， 得到前驅(qū)體溶液；四、將多孔氧化鋁模板浸入到經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體溶液中，再靜止放 置30min后取出，并在室溫下晾置24h ;五、將經(jīng)步驟四處理后的多孔氧化鋁模板放在燒結(jié) 爐中，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至80(TC后保持lh;六、將經(jīng)過(guò)步驟五處理過(guò)的多孔氧化 鋁模板放在濃渡為1. 6mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持10h后，用去離子水洗滌，然后再在 IO(TC條件下干燥lh，即得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。
本實(shí)施方式制備的負(fù)載納米銦錫氧化物(ITO)的碳納米管復(fù)合材料的X射線衍射 圖譜如圖1所示，從圖1可以看出所合成的碳空心管為無(wú)定形碳，標(biāo)注B符號(hào)的衍射峰為 銦錫氧化物(ITO)的衍射峰；本實(shí)施方式制備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料 側(cè)面的掃描微觀顯微圖如圖2所示，本實(shí)施方式制備的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù) 合材料的截面的掃描微觀顯微圖如圖3所示，從圖2和圖3中可以看出經(jīng)本實(shí)施方式制備 的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料是一種空心管狀材料，納米銦錫氧化物顆粒附 載在面碳納米管上，管的外徑為200nm 250nm，壁厚為20nm 50nm ;本實(shí)施方式制備的 負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的透射電鏡圖如圖4所示，從圖4可以清楚地看 出納米銦錫氧化物(ITO)顆粒附載在面碳納米管上，納米銦錫氧化物顆粒的粒徑為15nm 40nm。 本實(shí)施方式的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，將形成銦錫 氧化物的原料硝酸銦、氯化錫加入到形成碳納米管的前驅(qū)物質(zhì)中，形成前驅(qū)體，前驅(qū)體中的 間苯二酚和甲醛的凝膠，使各物質(zhì)均勻填充在多孔氧化鋁模板中，通過(guò)燒結(jié)處理，使銦錫氧 化物和碳納米管同時(shí)生成，并結(jié)合在一起，在模板上形成負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管 復(fù)合材料，再去掉模板，得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料，使銦錫氧化物和碳 納米管同時(shí)生成，工藝簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、分別稱取硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚，其中硝酸銦氯化錫的摩爾比為10.1～0.125、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為10.1～0.5，并將硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚加入到反應(yīng)器中，在75℃～85℃的條件下回流20h～28h，得到有機(jī)相溶液；二、分別稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 45～55、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為1000.08～0.12、間苯二酚水的摩爾比為10015～20，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水加入反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1～1.5，攪拌1h～1.5h，得到水相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一得到的有機(jī)相溶液和經(jīng)步驟二得到的水相溶液，其中有機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 0.25～0.5，在攪拌條件下，將有機(jī)相溶液滴入到水相溶液中，繼續(xù)攪拌1h～1.5h，然后靜止放置20h～28h，得到前驅(qū)體溶液；四、將多孔氧化鋁模板浸入到經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體溶液中，靜止放置20min～40min后取出，在室溫下晾置20h～28h；五、將經(jīng)步驟四處理后的多孔氧化鋁模板放在燒結(jié)爐中，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至800℃～1000℃后保持0.8h～1.5h；六、將經(jīng)步驟五處理過(guò)的多孔氧化鋁模板放在濃渡為0.5mol/L～2mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持6h～24h，然后用去離子水洗滌、干燥后，即得到負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中硝酸銦氯化錫的摩爾比為1 :0. 11 0. 12、硝酸銦乙二醇甲醚的摩爾比為1 :0. 15 0. 45。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟一中在78°C 83t:的條件下回流21h 27h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :47 53、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為 100 :0. 09 0. 11、間苯二酚水的摩爾比為100 :16 19。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于步驟二中用鹽酸調(diào)解pH值至1. 1 1. 4，攪拌1. lh 1. 4h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于有機(jī)相溶液水相溶液的體積比為1 :0. 3 0. 45。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方 法，其特征在于步驟三中將有機(jī)相溶液滴入到水相溶液后，繼續(xù)攪拌1. lh 1. 4h，然后靜 止放置21h 27h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于步驟四中靜止放置時(shí)間為25min 35min，在室溫下晾置時(shí)間為21h 27h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于步驟五中升溫至850°C 95(TC后保持1. 0h 1. 4h。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于步驟六中在濃渡為0. 6mol/L 1. 8mol/L的氫氧化鈉水溶液中保持7h 18h。
全文摘要
負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料的制備方法，它涉及碳納米管復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的制備負(fù)載納米銦錫氧化物碳納米管復(fù)合材料的方法工藝復(fù)雜的問(wèn)題。本方法用硝酸銦、氯化錫和乙二醇甲醚制成有機(jī)相溶液；用間苯二酚、甲醛、碳酸鈉和水制備水相溶液；將有機(jī)相溶液滴入水相溶液，得到前驅(qū)體溶液；將多孔氧化鋁模板浸入到前驅(qū)體溶液中，靜置；然后燒結(jié)，最后用氫氧化鈉去掉模板再洗滌、干燥后，即得負(fù)載納米銦錫氧化物的碳納米管復(fù)合材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可用于氫氣敏元件的制備。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101792119SQ20101014201
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者劉利盟, 葉楓, 張海礁 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)