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碳纳米管的表面改性与镍的包覆_易国军

第14卷第3期Vol.14No.3

中国有色金属学报

The Chinese Journal of Nonferrous Metals

2004年3月

M ar. 2004

文章编号:10040609(2004)03047905

碳纳米管的表面改性与镍的包覆①

易国军,陈小华,蒋文忠,张 刚,陈传盛

(湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082)

摘 要:对碳纳米管进行酸处理后,碳纳米管表面产生大量的官能团;再将其在Sn和Pd溶液中进行敏化活化处理,使碳纳米管表面形成密集的活化点。结果表明:通过化学沉积方法,金属镍可在活化点沉积并形成包覆层;

碳纳米管的改性、高密度的活化点及较低的沉积速率是得到连续包覆层的关键;热处理使得包覆层更加光滑致密。

关键词:碳纳米管;敏化;活化;化学镀镍;热处理

中图分类号:T Q127.1;T Q153.1文献标识码:A

Surface modification and nickel coating of carbon nanotubes

YI Guo-jun,CHEN Xiao-hua,JIANG Wen-zhong,ZHANG Gang,CHEN Chuan-sheng

(College of Materials Science and Engineering,Hunan University,Changsha410082,China)

A bstract:Much functional g roups w ere obtained on the surface of carbon nano tubes(CN T s)by acid treatment,and high

density activ ated sites were fo rmed on the surface of carbon nanotubes after activated in Sn and Pd solution subsequently.

T he results show that Ni coa tings can be depo sited and fo rmed on the surface of carbo n nano tubes.The modification,high density activated sites and lo w deposition rate are the key to obtain continuous layer.T he layer will be smoother and more condense after heat treatment.

Key words:carbon nano tube;sensitization;activ atio n;electroless plating;heat treatment

  自1991年日本科学家Iijima发现碳纳米管以来[1],碳纳米管由于其独特的力学、磁学、电学等性能,其应用已涉及到催化剂载体[24]、电极材料[5]、、储氢材料[6,7]、纳米电子器件[8]、复合材料[911]等多方面,逐渐形成了材料界和凝聚态物理的前沿和热点。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,它具有极高的轴向强度(约为钢的100倍)和很高的弹性模量,长径比大(一般为100~1000)、比表面大、高温稳定、减摩耐磨性好、导热性良好[1,12,13],因此可用来制造高强度、稳定性好的纳米新型复合材料。为了充分发挥碳纳米管的优异性能,在很多情况下,碳纳米管的改性与修饰是其应用的前提和基础,近几年引起了学者的广泛兴趣,已经形成了一个碳纳米管研究的新领域。碳纳米管表面改性实际上就是利用物理、化学方法改变碳纳米管表面的状态和结构,实现对碳纳
米管表面的控制,达到改变或改善碳纳米管的分散性,提高它的表面活性,使表面产生新的功能,并改善碳纳米管与其它物质的相容性。镍包覆后碳纳米管的表面活化能大大降低,不但使其分散性以及与其它金属或化合物的相容性得到改善,而且为制备一维的磁性纳米线及性能优良的二维、三维的复合材料展示了美好的前景。本文作者通过对碳纳米管进行表面改性,利用化学沉积方法对碳纳米管进行镍包覆,并对碳纳米管表面改性和化学镀镍的机理进行了探讨。

  自1991年日本科学家Iijima发现碳纳米管以来[1],碳纳米管由于其独特的力学、磁学、电学等性能,其应用已涉及到催化剂载体[24]、电极材料[5]、、储氢材料[6,7]、纳米电子器件[8]、复合材料[911]等多方面,逐渐形成了材料界和凝聚态物理的前沿和热点。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,它具有极高的轴向强度(约为钢的100倍)和很高的弹性模量,长径比大(一般为100~1000)、比表面大、高温稳定、减摩耐磨性好、导热性良好[1,12,13],因此可用来制造高强度、稳定性好的纳米新型复合材料。为了充分发挥碳纳米管的优异性能,在很多情况下,碳纳米管的改性与修饰是其应用的前提和基础,近几年引起了学者的广泛兴趣,已经形成了一个碳纳米管研究的新领域。碳纳米管表面改性实际上就是利用物理、化学方法改变碳纳米管表面的状态和结构,实现对碳纳米管表面的控制,达到改变或改善碳纳米管的分散性,提高它的表面活性,使表面产生新的功能,并改善碳纳米管与其它物质的相容性。镍包覆后碳纳米管的表面活化能大大降低,不但使其分散性以及与其它金属或化合物的相容性得到改善,而且为制备一维的磁性纳米线及性能优良的二维、三维的复合材料展示了美好的前景。本文作者通过对碳纳米管进行表面改性,利用化学沉积方法对碳纳米管进行镍包覆,并对碳纳米管表面改性和化学镀镍的机理进行了探讨。

①基金项目:国家自然科学基金资助项目(50372020;59972031);湖南省自然科学基金资助项目(01JJY2052);湖南大学重点基金资助项目

收稿日期:20030508;修订日期:20030911

作者简介:易国军(1968),男,硕士研究生.

通讯作者:陈小华mail:Hudacxh@s http://www.doczj.com/doc/ed3195c748d7c1c708a145f3.html

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