一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法

本发明涉及一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，属于纳米材料。

背景技术：

1、cnts(碳纳米管)具有高强度和高模量特征，其抗拉强度可达200gpa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，弹性模量可达1tpa，与金刚石的弹性模量相当。在拥有高强度和高模量的前提下，cnts也具有良好的柔韧性和导电导热性能，其电流密度高达109a/cm2，热导率大于3000w/m·k。除此之外cnts还具有优异的光学、催化、及储氢性能。因此，cnts是一种优异的载体材料及增强体材料。

2、纳米银具有优异的抗菌、导电、导热等性能，纳米银修饰碳纳米管(ag@cnts)不仅可以解决碳纳米管与金属润湿性差的问题，还可以改善其与金属基体的界面结合性能，所以可以将ag@cnts作为吸波涂层、导热导电材料以及抗菌催化的材料。因此将cnts与纳米银结合，是碳纳米管复合材料、导电导热材料、吸波材料、催化抗菌等材料最合适的选择。

3、然而目前制备ag@cnts最常用的方法是化学镀，制备过程中需要用到硼氢化钠、水合肼等还原剂，在还原剂存在的情况下，会带来环境污染的问题。除此之外，上述方法还存在包覆均匀性差，以及银颗粒大小不均匀等问题。所以亟需一种绿色无污染、在不需要还原剂条件下制备得到ag@cnts的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，该制备方法可以在不加入还原剂的条件下，通过超声波空化作用将溶液中h2o分解为具有还原性的·h，·h进一步将溶液中的ag+还原成纳米银颗粒并实现均匀包覆碳纳米管，同时控制表面银颗粒尺寸在5nm左右，大小均一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提出了一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管(ag@cnts)的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)碳纳米管悬浮液的制备

5、将碳纳米管(cnts)加入去离子水，超声，得到碳纳米管悬浮液；

6、(2)聚乙烯醇溶液的制备

7、将聚乙烯醇加入去离子水中，加热，得到聚乙烯醇溶液；

8、(3)银氨溶液的制备

9、在硝酸银溶液中加入氨水，得到银氨溶液；

10、(4)纳米银修饰碳纳米管的制备

11、搅拌条件下，在碳纳米管悬浮液中滴入聚乙烯醇溶液和银氨溶液，超声，得到混合溶液，将混合溶液洗涤、离心、干燥并研磨，即可得到所述纳米银修饰碳纳米管(ag@cnts)。

12、进一步地，步骤(1)中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或石墨化羧/羟基多壁碳纳米管，纯度大于99.5％。

13、更进一步地，所述多壁碳纳米管需进行酸化、敏化和活化预处理，再制备成碳纳米管悬浮液，预处理结束后，多壁碳纳米管表面含有银离子的吸附位置点。酸化、敏化和活化预处理步骤结束后，均需对处理后的多壁碳纳米管进行洗涤，洗涤至中性并放入干燥箱内干燥至衡重，而对于石墨化羟/羧基碳纳米管由于其表面含有含氧官能团，则不需要上述预处理。

14、进一步地，步骤(1)中，所述碳纳米管悬浮液的浓度为1g/l，所述超声时间为30min，将碳纳米管制备成碳纳米管悬浮液，便于碳纳米管更均匀的被纳米银粒子修饰。

15、进一步地，步骤(2)中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为2.5g/l，所述加热的温度为80℃，该加热条件下便于聚乙烯醇更好的溶解。

16、进一步地，步骤(3)中银氨溶液的制备具体步骤为：在浓度为20g/l的硝酸银溶液中加入25wt％的氨水，使硝酸银溶液由浑浊变为澄清即可得到银氨溶液。

17、进一步地，步骤(4)中，所述超声时间为30min。

18、更进一步地，所述超声为连续超声处理30min，或超声处理5min后，微波处理1min，重复5次。

19、更进一步地，所述超声的功率为240w，所述微波处理中，微波的功率为450w。

20、进一步地，步骤(4)中，所述干燥的温度为60℃，时间为12h。

21、进一步地，步骤(5)中，所述洗涤的目的为去除多余的聚乙烯醇溶液。

22、本发明还提出了一种上述制备方法制备得到的纳米银修饰碳纳米管。

23、本发明公开了以下技术效果：

24、(1)本发明制备纳米银修饰碳纳米管的方法简单，不需要加入还原剂，绿色无污染，操作简单、方便。

25、(2)本发明通过超声波空化作用将溶液中h2o分解为具有还原性的·h，·h进一步将溶液中的ag+还原成纳米银颗粒并实现对碳纳米管的均匀包覆，并且可以通过调节超声时间，来控制纳米银沉积大小及包覆均匀度。对比发现当超声时间为30min时，表面纳米银颗粒的尺寸均在5nm左右，尺寸更加均匀。

技术特征：

1.一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或石墨化羧/羟基多壁碳纳米管，纯度大于99.5％。

3.根据权利要求2所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管制备成碳纳米管悬浮液前，需进行酸化、敏化和活化预处理。

4.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管悬浮液的浓度为1g/l，所述超声时间为30min。

5.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为2.5g/l，所述加热的温度为80℃。

6.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中银氨溶液的制备包括以下步骤：在浓度为20g/l的硝酸银溶液中加入25wt％的氨水，使硝酸银溶液由浑浊变为澄清即可得到银氨溶液。

7.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述超声时间为30min。

8.根据权利要求7所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述超声为连续超声处理30min，或超声处理5min后，微波处理1min，重复5次。

9.根据权利要求1所述的绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥的温度为60℃，时间为12h。

10.一种权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到的纳米银修饰碳纳米管。

技术总结
本发明公开了一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法，属于纳米材料技术领域。该方法包括以下步骤：碳纳米管悬浮液的制备；聚乙烯醇溶液的制备；银氨溶液的制备；搅拌条件下，在碳纳米管悬浮液中滴入聚乙烯醇溶液和银氨溶液，超声，得到混合溶液，将混合溶液洗涤、离心、干燥并研磨，即可得到所述纳米银修饰碳纳米管。该制备方法可以在不加入还原剂的条件下，实现纳米银均匀包覆碳纳米管，同时控制表面银颗粒尺寸在5nm左右，大小均一，制备过程绿色无污染，简单方便。

技术研发人员：刘意春,田登丰,江洪渠,于杰,董书博,王光明,易健宏
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11