一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法专利检索-多壁碳纳米管碳纳米管纳米管纳米技术专利检索查询-专利查询网

一种多壁 碳 纳米管化学 镀 铜的方法

阅读：156发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，属于碳纳米管改性技术领域；本发明利用长时间高能超声振荡短切多壁碳纳米管，减小长径比，打开端口；再经过纯化、敏化、活化、二次活化改性，然后采用化学镀的方法在小长径比多壁碳纳米管的内外管壁连续镀覆铜层。本发明方法高效、可控，有效减小多壁碳纳米管长径比，使多壁碳纳米管内外壁同时镀覆铜层；镀覆铜层纯度高、覆盖均匀连续，解决了多壁碳纳米管在铜基体中团聚、不易润湿、界面结合强度低等问题，为制备高强、高导的碳纳米管增强铜基复合材料提供更好的增强体。，下面是一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于，具体步骤包括：
（1）短切：将多壁碳纳米管加入到醇类溶剂中，添加分散剂，在超声波条件下处理10～
15小时，过滤，洗涤、真空干燥；其中超声波频率为10 40kHz ，功率为80 200w；
~ ~
（2）纯化：将步骤（1）所得短切处理的多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的多壁碳纳米管加入到浓酸溶液中并在60～90℃条件下纯化处理3～6h，冷却、过滤、洗涤、真空干燥得到纯化多壁碳纳米管；
（3）敏化：将步骤（2）所得纯化多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的纯化多壁碳纳米管加入到敏化溶液中处理30～60min，采用酸溶液调节pH值为2～6，过滤、洗涤、真空干燥得到敏化多壁碳纳米管；
（4）活化：将步骤（3）所得敏化多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的敏化多壁碳纳米管加入到一次活化溶液中处理30～60min得到一次活化多壁碳纳米管，其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液；将一次活化多壁碳纳米管加入到二次活化溶液中处理10～40min得到二次活化多壁碳纳米管，其中二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液；
（5）化学镀铜：将步骤（4 ）所得二次活化多壁碳纳米管加入到酮类溶剂中，在超声波条件下分散处理1～2h，过滤，洗涤，干燥；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管加入到铜镀液中，其中铜镀液由EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液，添加碱性溶液调节pH值为8～13，在室温、超声波条件下反应20～60min。
2.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（1）中多壁碳纳米管的长径比不小于500，醇类溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇，分散剂为明胶、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯啉中的一种或任意比两种，分散剂与醇类溶剂的固液比g:L为(0.5～
1.5):1。
3.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（2）中短切处理的多壁碳纳米管与浓酸溶液的固液比g:L为(2～10):1，浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为(3～6):1的比例进行混合的溶液。
4.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（3）中纯化多壁碳纳米管与敏化溶液的固液比g:L为(2～10):1，敏化溶液为浓度0.1～0.5mol/L的SnCl2水溶液，酸溶液为盐酸或醋酸。
5.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（4）敏化多壁碳纳米管与一次活化溶液的固液比g:L为(2～10):1，一次活化溶液中PdCl2的浓度为0.1～0.5mol/L、表面活性剂的浓度为0.5～2.0mol/L；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或任意比两种。
6.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（4）中一次活化多壁碳纳米管与二次活化溶液的固液比g:L为(2～10):1，二次活化溶液中PdCl2的浓度为0.1～0.5mol/L、AgNO3的浓度为6～13g/L。
7.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述步骤（5）中二次活化多壁碳纳米管与酮类溶剂的固液比g:L为(2～10):1，二次活化多壁碳纳米管与铜镀液的固液比g:L为(0.1～0.5):1，铜镀液中EDTA-Na2的浓度为60～120g/L、HCHO的浓度为15～20mL/L、CuSO4·5H2O的浓度为6～10g/L、2,2-联吡啶的浓度为0.001～0.005 g/L；碱性溶液为氢氧化钠或氨水。
8.根据权利要求1所述一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，其特征在于：所述分散处理为将多碳纳米管按照固液比g:L为(2～10):1加入到酮类溶剂中，在超声波条件下分散处理
1～5h，过滤，洗涤，干燥，其中酮类溶剂为丙酮、甲乙酮或环己酮，超声波为频率为10～
40kHz ，功率为80～200W。

说明书全文

一种多壁碳 纳米管化学 镀 铜的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，属于碳纳米管改性技术领域。

背景技术

[0002] 碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)具有优异的电学、力学性能，被誉为最理想的复合材料增强相，在复合材料领用具有广阔的应用前景。利用CNTs增强铜基制备复合材料，在理论上能够极大提高铜基体力学强度的同时提高其导电性。但由于CNTs自身的纳米效应及其长径比大等特点，使它极易扭结、团聚，在复合材料铜基体中极难分散、结合，从而造成复合材料各性能下降。

[0003] 为充分发挥CNTs的高抗拉性、高导电性，并制备出综合性能优异的铜基复合材料，首先要对CNTs进行表面改性处理，提高其与铜基体的相容性。

[0004] 在专利CN101716677A中公布了碳纳米管-铜氧化物复合粉体的制备方法，该方法利用化学镀的方法使碳纳米管表面的到铜氧化物（CuO和Cu2O）镀层，但还需要在200℃下通入氢气，将铜氧化物还原为单质铜。该工艺复杂，流程长，并且需要通入易燃易爆气体，操作难以控制。

[0005] 专利CN103586464A中公布了一种单壁碳纳米管表面镍铜涂层的制备方法，通过化学镀的方法在单壁碳纳米管表面先后沉积镍层与铜层。该工艺需要先在CNTs表面沉积镍层，在镍层的基础上沉积铜材，过渡镍层引入了非铜基的其他元素，使沉积层与碳纳米管的结合强度降低，并且降低了在复合材料基体中的润湿性。

[0006] 专利CN103726305A中公布了铜和碳纳米管的复合纤维材料及其制备方法，该工艺是以碳纳米管纤维为基体采用电化学法将铜沉积于碳纳米管纤维。该工艺过程需要施加电流或电压于碳纳米管，成本提高且不易控制；最终制得具有碳纳米管分布于铜基体中或纳米级铜与碳纳米管外表面结合的复合纤维，而碳纳米管内壁没有铜层的结合。

发明内容

[0007] 为解决现有技术中纳米管化学镀铜改性方法中，只镀覆CNTs外表面，并且CNTs长径比大，造成扭结、团聚，从而影响镀层效果和与基体的润湿结合性等问题，本发明提供了一种多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的方法。

[0008] 一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法，具体步骤包括：

[0009] （1）短切：将多壁碳纳米管加入到醇类溶剂中，添加分散剂，在超声波条件下处理10～15小时，过滤，洗涤、真空干燥；

[0010] （2）纯化：将步骤（1）所得短切处理的多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的多壁碳纳米管加入到浓酸溶液中并在60～90℃条件下纯化处理3～6h，冷却、过滤、洗涤、真空干燥得到纯化多壁碳纳米管；

[0011] （3）敏化：将步骤（2）所得纯化多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的纯化多壁碳纳米管加入到敏化溶液中处理30～60min，采用酸溶液调节pH值为2～6，过滤、洗涤、真空干燥得到敏化多壁碳纳米管；

[0012] （4）活化：将步骤（3）所得敏化多壁碳纳米管进行分散处理，将分散处理的敏化多壁碳纳米管加入到一次活化溶液中处理30～60min得到一次活化多壁碳纳米管，其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液；将一次活化多壁碳纳米管加入到二次活化溶液中处理10～40min得到二次活化多壁碳纳米管，其中二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液；

[0013] （5）化学镀铜：将步骤（3）所得二次活化多壁碳纳米管加入到酮类溶剂中，在超声波条件下分散处理1～2h，过滤，洗涤，干燥；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管加入到铜镀液中，其中铜镀液由EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液，添加碱性溶液调节pH值为8～13，在室温、超声波条件下反应20～60min；

[0014] 所述步骤（1）中多壁碳纳米管的长径比不小于500，醇类溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇，分散剂为明胶、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯啉中的一种或任意比两种，分散剂与醇类溶剂的固液比g:L为(0.5～1.5):1；

[0015] 所述步骤（2）中短切处理的多壁碳纳米管与浓酸溶液的固液比g:L为(2～10):1，浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为(3～6):1的比例进行混合的溶液；

[0016] 所述步骤（3）中纯化多壁碳纳米管与敏化溶液的固液比g:L为(2～10):1，敏化溶液为浓度0.1～0.5mol/L的SnCl2水溶液，酸溶液为盐酸或醋酸；

[0017] 所述步骤（4）敏化多壁碳纳米管与一次活化溶液的固液比g:L为(2～10):1，一次活化溶液中PdCl2的浓度为0.1～0.5mol/L、表面活性剂的浓度为0.5～2.0mol/L；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或任意比两种；

[0018] 所述步骤（4）中一次活化多壁碳纳米管与二次活化溶液的固液比g:L为(2～10):1，二次活化溶液中PdCl2的浓度为0.1～0.5mol/L、AgNO3的浓度为6～13g/L；

[0019] 所述步骤（5）中二次活化多壁碳纳米管与酮类溶剂的固液比g:L为(2～10):1，二次活化多壁碳纳米管与铜镀液的固液比g:L为(0.1～0.5):1，铜镀液中EDTA-Na2的浓度为60～120g/L、HCHO的浓度为15～20mL/L、CuSO4·5H2O的浓度为6～10g/L、2,2-联吡啶的浓度为0.001～0.005 g/L；碱性溶液为氢氧化钠或氨水；

[0020] 所述分散处理为将多碳纳米管按照固液比g:L为(2～10):1加入到酮类溶剂中，在超声波条件下分散处理1～5h，过滤，洗涤，干燥，其中酮类溶剂为丙酮、甲乙酮或环己酮，超声波为频率为10～40kHZ，功率为80～200W；

[0021] 本发明的有益效果是：

[0022] （1）本发明将多壁碳纳米管进行高能超声振荡短切，在分散剂作用下，利用高能量，长时间超声振荡作用使扭结、缠结的多壁碳纳米管迅速被切断，减小长径比，改善其团聚现象；并且多壁碳纳米管断裂处的端口，不再呈封闭状，打开的端口为后续处理和管壁内部镀铜提供条件；

[0023] （2）本发明在多壁碳纳米管纯化、敏化、活化改性前，均进行超声分散，有效提高了多壁碳纳米管的分散性，使其在改性处理过程中，内外壁表面获得更多的改性官能团，便于铜层均匀、快速的沉积；

[0024] （3）本发明在多壁碳纳米管进行两次活化改性处理，使得多壁碳纳米管内外壁表面能够吸附更多的活化层，提高沉积铜层与多壁碳纳米管的结合强度；

[0025] （4）本发明内外管壁镀铜处理的多壁碳纳米管比外表面镀铜处理的多壁碳纳米管的增强效果大幅提高。附图说明

[0026] 图1为实施例1短切处理的多壁碳纳米管的形貌图；

[0027] 图2为实施例4二次活化多壁碳纳米管的XRD衍射图；

[0028] 图3为实施例4多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的显微形貌图；

[0029] 图4为实施例中MWCNTs/Cu复合材料拉伸试样示意图。

[0030] 具体实施方法

[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0032] 实施例1：一种多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的方法，具体步骤包括：

[0033] （1）短切：将2g多壁碳纳米管加入到1L乙醇溶剂中（多壁碳纳米管与乙醇溶剂的固液比g:L为2:1），加入分散剂二甲基甲酰胺0.5g/L，在超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下处理10小时，过滤，洗涤、在80℃条件下真空干燥10h；原始MWCNTs长度为微米级并且端口处于封闭状态，大多数MWCNTs相互交织缠绕在一起形成团聚体，表面存在缺陷并且有扭结现象，高能超声振荡短切后MWCNTs的形貌如图1所示，从图1可知CNTs的弯曲和扭结处开始发生断裂，断口敞开呈不规则状态（如U字形），长度也小于200nm；

[0034] （2）纯化：将步骤（1）短切处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1的比例加入到丙酮溶剂中，在超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下分散处理1h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入到浓酸溶液（浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为3:1混合均匀的溶液）中并在90℃条件下处理3h，自然冷却、过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到纯化多壁碳纳米管；

[0035] （3）敏化：将步骤（2）纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1的比例加入丙酮溶剂中，在超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下分散处理1h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入到敏化溶液（其中敏化溶液SnCl2的水溶液，水溶液中SnCl2的浓度为0.1mol/L）中处理30min，添加盐酸调节pH值为2，过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到敏化多壁碳纳米管；

[0036] （4）活化：将步骤（3）敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入丙酮到溶剂中，在超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下分散处理1h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入到一次活化溶液（其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液，水溶液中PdCl2的浓度为0.1mol/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.5mol/L）中处理30min得到一次活化多壁碳纳米管；将一次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入到二次活化溶液（其中二次活化溶液为二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液，水溶液中的PdCl2浓度为0.1mol/L、AgNO3浓度为6g/L）中处理10min得到二次活化多壁碳纳米管；

[0037] （5）化学镀铜：将步骤（3）二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为2:1加入到丙酮溶剂中，在超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下分散处理1h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为0.1:1加入到铜镀液中，其中铜镀液为EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液（水溶液中EDTA-Na2的浓度为60g/L、HCHO的浓度为15ml/L、CuSO4·5H2O的浓度为6g/L、2,2-联吡啶的浓度为0.001g/L），添加氨水溶液调节pH值为8，在室温、超声频率为10khz，功率为80w的超声波条件下化学镀铜60min得到长径比为50～100，端口打开，管径壁表面均匀镀覆厚6～12nm的纯铜层，管壁内部镀覆5～8nm的连续颗粒状铜层的改性多壁碳纳米管；

[0038] 真空热压成型：取本实施例镀铜后的多壁碳纳米管3g，市售400目雾化纯铜粉150g，直径5mm 钢球1.5kg，一同加入卧式搅拌高能球磨机，选择搅拌桨转速500rpm，球磨
5min后，将均匀混合的MWCNTs/Cu复合粉体取出；取MWCNTs/Cu复合粉体15g加入石墨模具中-2
摇匀压实，放入真空热压炉中，先进行抽真空，待真空度达到1.0×10 Pa时，升温速率10℃/min，加热达到800℃的同时施加70MPa压力，800℃保温保压60min后卸载压力，随炉冷却至室温取样；真空热压获得直径30mm，厚度约为2mm的MWCNTs/Cu复合材料，表面用金相砂纸打磨光滑，采用涡流导电仪测试MWCNTs/Cu复合材料电导率；之后线切割得到哑铃状拉伸实验样品（图4所示），采用电子万能试验机测试抗拉强度；电导率、抗拉强度如表1所示；本实施例制备的改性多壁碳纳米管的电导率为91.02%IACS，抗拉强度为278.39 MPa。

[0039] 实施例2：一种多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的方法，具体步骤包括：

[0040] （1）短切：将5g多壁碳纳米管加入到1L甲醇溶剂中（多壁碳纳米管与乙醇溶剂的固液比g:L为5:1），加入分散剂N-甲基吡咯啉0.8g/L，在超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下处理12小时，过滤，洗涤、在80℃条件下真空干燥10h；

[0041] （2）纯化：将步骤（1）短切处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下分散处理2h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到浓酸溶液（浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为3:1混合均匀的溶液）中并在80℃条件下处理6h，自然冷却、过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到纯化多壁碳纳米管；

[0042] （3）敏化：将步骤（2）纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下分散处理2h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到敏化溶液（其中敏化溶液SnCl2的水溶液，水溶液中SnCl2的浓度为0.2mol/L）中处理50min，添加盐酸调节pH值为4，过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到敏化多壁碳纳米管；

[0043] （4）活化：将步骤（3）敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下分散处理2h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到一次活化溶液（其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液，水溶液中PdCl2的浓度为0.1mol/L、十二烷基硫酸钠的浓度为1.2mol/L）中处理45min得到一次活化多壁碳纳米管；将一次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到二次活化溶液（其中二次活化溶液为二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液，水溶液中的PdCl2浓度为0.2mol/L、AgNO3浓度为9g/L）中处理20min得到二次活化多壁碳纳米管；

[0044] （5）化学镀铜：将步骤（3）二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为5:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下分散处理1.5h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为0.3:1加入到铜镀液中，其中铜镀液为EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液（水溶液中EDTA-Na2的浓度为90g/L、HCHO的浓度为17ml/L、CuSO4•5H2O的浓度为8g/L、2,2-联吡啶的浓度为0.002g/L），添加氨水溶液调节pH值为10，在室温、超声频率为20khz，功率为130w的超声波条件下化学镀铜20min得到长径比为50～100，端口打开，管径壁表面均匀镀覆厚6～12nm的纯铜层，管壁内部镀覆5～8nm的连续颗粒状铜层的改性多壁碳纳米管。

[0045] 真空热压成型：参照实施例1，本实施例制备的改性多壁碳纳米管的电导率为93.14%IACS，抗拉强度为268.42 Mpa。

[0046] 实施例3：一种多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的方法，具体步骤包括：

[0047] （1）短切：将8g多壁碳纳米管加入到1L乙二醇溶剂中（多壁碳纳米管与乙醇溶剂的固液比g:L为8:1），加入分散剂二甲基甲酰胺0.5g/L、明胶1.0g/L，在超声频率为30khz，功率为160w的超声波条件下处理13小时，过滤，洗涤、在80℃条件下真空干燥10h；

[0048] （2）纯化：将步骤（1）短切处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到环己酮溶剂中，在超声频率为30khz，功率为160w的超声波条件下分散处理4h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到浓酸溶液（浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为4:1混合均匀的溶液）中并在70℃条件下处理4h，自然冷却、过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到纯化多壁碳纳米管；

[0049] （3）敏化：将步骤（2）纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到环己酮溶剂中，在超声频率为30khz，功率为160w的超声波条件下分散处理4h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到敏化溶液（其中敏化溶液SnCl2的水溶液，水溶液中SnCl2的浓度为0.4mol/L）中处理40min，添加醋酸调节pH值为5.5，过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到敏化多壁碳纳米管；

[0050] （4）活化：将步骤（3）敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到环己酮溶剂中，在超声频率为30khz，功率为160w的超声波条件下分散处理4h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到一次活化溶液（其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液，水溶液中PdCl2的浓度为0.4mol/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为1.5mol/L）中处理50min得到一次活化多壁碳纳米管；将一次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到二次活化溶液（其中二次活化溶液为二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液，水溶液中的PdCl2浓度为0.4mol/L、AgNO3浓度为12g/L）中处理35min得到二次活化多壁碳纳米管；

[0051] （5）化学镀铜：将步骤（3）二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为8:1加入到环己酮溶剂中，在超声频率为30khz，功率为160w的超声波条件下分散处理2h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为0.4:1加入到铜镀液中，其中铜镀液为EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液（水溶液中EDTA-Na2的浓度为110g/L、HCHO的浓度为17ml/L、CuSO4·5H2O的浓度为8.5g/L、2,2-联吡啶的浓度为0.004g/L），添加氢氧化钠溶液调节pH值为11.7，在室温、超声频率为
30khz，功率为130w的超声波条件下化学镀铜50min得到长径比为50～100，端口打开，管径壁表面均匀镀覆厚6～12nm的纯铜层，管壁内部镀覆5～8nm的连续颗粒状铜层的改性多壁碳纳米管。

[0052] 真空热压成型：参照实施例1，本实施例制备的改性多壁碳纳米管的电导率为90.78%IACS，抗拉强度为279.51Mpa。

[0053] 实施例4：一种多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的方法，具体步骤包括：

[0054] （1）短切：将10g多壁碳纳米管加入到1L乙醇溶剂中（多壁碳纳米管与乙醇溶剂的固液比g:L为10:1），加入分散剂N-甲基吡咯林0.5g/L、明胶0.5g/L，在超声频率为40khz，功率为200w的超声波条件下处理15小时，过滤，洗涤、在80℃条件下真空干燥10h；

[0055] （2）纯化：将步骤（1）短切处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为40khz，功率为200w的超声波条件下分散处理5h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到浓酸溶液（浓酸溶液为浓硝酸与浓硫酸按照体积比为6:1混合均匀的溶液）中并在60℃条件下处理6h，自然冷却、过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到纯化多壁碳纳米管；

[0056] （3）敏化：将步骤（2）纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为40khz，功率为200w的超声波条件下分散处理5h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的纯化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到敏化溶液（其中敏化溶液SnCl2的水溶液，水溶液中SnCl2的浓度为0.5 mol/L）中处理60min，添加醋酸调节pH值为6，过滤、洗涤、在80℃条件下真空干燥10h得到敏化多壁碳纳米管；

[0057] （4）活化：将步骤（3）敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为40khz，功率为200w的超声波条件下分散处理5h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的敏化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到一次活化溶液（其中一次活化溶液为PdCl2与表面活性剂的水溶液，水溶液中PdCl2的浓度为0.5mol/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为1.5mol/L、十六烷基三甲基溴化铵0.5mol/L）中处理60min得到一次活化多壁碳纳米管；将一次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到二次活化溶液（其中二次活化溶液为二次活化溶液为PdCl2与 AgNO3的水溶液，水溶液中的PdCl2浓度为0.5mol/L、AgNO3浓度为13g/L）中处理40min得到二次活化多壁碳纳米管；二次活化多壁碳纳米管的XRD衍射图如图2所示，从图2可知，经过二次活化后多壁碳纳米管中存在着CNTs、SnO和金属Pd这三种物相。活化层主要由金属Pd和SnO组成，活化层的吸附能使得CNTs的表面具有催化活性；

[0058] （5）化学镀铜：将步骤（3）二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为10:1加入到甲乙酮溶剂中，在超声频率为40khz，功率为200w的超声波条件下分散处理2h，过滤，洗涤，在80℃条件下真空干燥10h；将分散处理的二次活化多壁碳纳米管按照固液比g:L为0.5:1加入到铜镀液中，其中铜镀液为EDTA-Na2、HCHO、CuSO4·5H2O和2,2-联吡啶配制而成的水溶液（水溶液中EDTA-Na2的浓度为120g/L、HCHO的浓度为20ml/L、CuSO4·5H2O的浓度为10g/L、2,
2-联吡啶的浓度为0.005g/L），添加氢氧化钠溶液调节pH值为13，在室温、超声频率为
40khz，功率为200w的超声波条件下化学镀铜60min得到长径比为50～100，端口打开，管径外壁表面均匀镀覆厚6～12nm的纯铜层，管壁内部镀覆5～8nm的连续颗粒状铜层的改性多壁碳纳米管，多壁碳纳米管内外管壁化学镀铜的显微形貌图如图3所示，从图3可知，经此方法镀铜后，多壁碳纳米管的外壁镀覆8nm左右的纯铜层、内壁均镀覆5nm左右的纯铜层，内外壁镀覆的铜层均匀连续。

[0059] 真空热压成型：参照实施例1，本实施例制备的改性多壁碳纳米管的电导率为91.15%IACS，抗拉强度为281.21Mpa；

[0060] 表1 实施例MWCNTs/Cu复合材料的抗拉强度和电导率

[0061]

[0062] 从表1可以看出，经过内外管壁镀铜处理的MWCNTs的电导率均高于90.5%IACS，抗拉强度均高于265 MPa，内外管壁镀铜处理对MWCNTs的增强效果较好。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种含多壁碳纳米管的防水涂料	2020-05-12	336
定位裁剪多壁碳纳米管的方法	2020-05-12	162
一种水溶性多壁碳纳米管的制备方法	2020-05-12	518
多壁碳纳米管表面镀覆镍层的方法	2020-05-13	890
单壁碳纳米管与多壁碳纳米管分离方法	2020-05-11	886
水保护电弧法合成多壁碳纳米管装置	2020-05-13	816
氮掺杂多壁碳纳米管的制备方法	2020-05-11	873
一种多壁碳纳米管的制备方法	2020-05-12	16
多壁碳纳米管薄膜气敏传感器	2020-05-12	981
一种水溶性多壁碳纳米管的制备方法	2020-05-11	36

一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法

一种多壁碳纳米管化学镀铜的方法

技术领域

背景技术

发明内容

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：