專利名稱：一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法
技術領域：
本發明屬于無機材料合成領域，具體涉及一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法。
背景技術：
眾所周知，碳納米管(CNTs)自1991年問世以來，就以其獨特的結構和包括力學、 電學、磁學、電化學及吸附性能在內的多種優異性能，成為世界范圍內的研究熱點之一，在納米器件、聚合物復合材料、催化劑載體等方面的應用十分廣泛。尤其是當碳納米管作為填料時，加入極少量就可大幅度提高聚合物基體的力學、導電及電磁屏蔽性能。但是碳納米管幾乎不溶于任何溶劑，而且由于其尺寸小、表面能大，容易發生團聚，難以在高分子基體中均勻分散，使其作為高性能填料的應用受到了極大的限制。為了改善碳納米管在聚合物中的分散，近些年來學者們致力于碳納米管的表面改性，主要包括聚合物包覆和化學處理，但是這些方法多較為繁瑣，而且常需要使用大量較難去除的溶劑，對環境造成了影響。 也有學者曾嘗試用片層結構的硅酸鹽粘土來減弱碳納米管的團聚現象。例如，專利號為 CN200510079598. 9的中國發明專利揭示了利用蒙脫土的離子交換性，將過渡性金屬離子引入其層間，并以此作為催化劑，采用化學氣相沉積法在蒙脫土層間原位生長碳納米管。但是這種方法的缺點是蒙脫土片層結構在高溫下容易被破壞，碳納米管大多沉積在粘土表面而不是層間，很難達到預期的效果。因此，如果能找到一種在聚合物中易分散的材料，而這種材料與碳納米管之間存在較強的相互作用，則將能很好地改善碳納米管在聚合物基體的分散性。層狀雙金屬氫氧化物(LDH)是一種與蒙脫土類似的陰離子型無機材料，具有優良的離子交換性能、可剝離性能及熱性能等，合成工藝簡單，而且其尺寸與組成均具有可控性，近些年來已被廣泛用于改善PVC的熱穩定性。將LDH與碳納米管以一定方式復合，作為增強型功能填料加入到高分子基體中，由于二者均為納米級，極少量就可使聚合物基體既具有較高的強度，又賦予其一定的功能性(導電性、離子交換性等)。LDH與碳納米管的復合通常采用兩步法，即首先合成LDH，然后將其與碳納米管的水分散液混合，步驟較為繁瑣， 更重要的是碳納米管的分散均勻程度不高。
發明內容
本發明提供了一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，該制備方法簡單，無需首先合成LDH，在反應液中直接一步反應得到LDH與碳納米管復合物，該方法無需在高溫下進行、成本低，制備得到的碳納米管/LDH復合物中，碳納米管均勻分散在層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides, LDH)中，且組成與結構可控。由于制備得到的碳納米管/LDH復合物既完好保存了 LDH的層狀結構，又有效改善碳納米管的分散性，使得碳納米管/LDH復合物應用在聚合物基體中容易實現對LDH的片狀剝離和碳納米管的均勻分散。
一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，包括以下步驟(1)對碳納米管進行酸化處理將碳納米管在400 550°C煅燒15 60min，冷卻后再加入到濃度為5 lOmol/L的硝酸中，在80 120°C處理3 12小時，抽濾，清洗并干燥，得酸化碳納米管；(2)取步驟(1)制得的酸化碳納米管，加入到去離子水中，超聲后靜置，得到酸化碳納米管的分散液；(3)將可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽與堿性物質溶解在去離子水中，攪拌均勻后，再與步驟(2)得到的酸化碳納米管的分散液混合得到反應液，在85 120°C下劇烈攪拌，反應10 80小時，原位生長層狀雙金屬氫氧化物，得到碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物，清洗并干燥，得產物；所述的反應液中，所述的可溶性二價金屬鹽和可溶性三價金屬鹽的總濃度為5 lOOmmol/L，所述的可溶性二價金屬鹽與可溶性三價金屬鹽的摩爾比為1 6 1，所述的堿性物質的濃度為5 300mmol/L，所述的酸化碳納米管的濃度為0. 15 3. 5mg/ml，所述的反應液的PH值為6 11 ；所述的可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽中，酸根離子為NO” Cl_、SO42-中的一種或兩種，二價金屬離子為Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2\ Mg2+中的一種或兩種，三價金屬離子為 Al3+、Cr3+、Fe3\ In3+中的一種或兩種；所述的堿性物質為氫氧化鈉、尿素、碳酸鈉、氨水中的一種。步驟(1)中，所述的碳納米管優選采用多壁碳納米管，可以方便地從市場上購得， 所述的多壁碳納米管的直徑為15 lOOnm，長度為1 10 μ m。步驟O)中，所述的超聲時間為5 30min，可以將所述的碳納米管充分分散在去離子水中。優選的技術方案中，所述的可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽和堿性物質分別為硝酸鈷、硝酸鋁和尿素，這些物質便宜易得、并且效果好，適合于大量生產應用。采用XRD、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)表征上述制得的最終產物的組成和結構，結果發現XRD譜圖中每個峰的位置均與碳納米管/LDH復合物的特征峰位置吻合，說明生成的產物為碳納米管/LDH復合物，并且雜質含量很少。其中LDH的兩個特征峰非常尖銳，且強度很高，說明復合物中LDH結構規整，結晶度高。SEM和TEM照片中明顯可見，LDH 具有清晰的層狀結構，大量碳納米管均勻分散在片狀LDH表面。采用本發明方法制備分散均勻的碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物，先通過酸化使碳納米管表面接上羥基和羧基基團，然后在其水分散液中加入金屬鹽和堿性物質， 原位生長層狀雙金屬氫氧化物，LDH表面存在大量正電荷，可吸附表面帶負電荷的羧化碳納米管，中和其正電性，從而得到碳納米管/LDH復合物。通過該方法，碳納米管可極其均勻地分散在LDH表面，且組成與結構可控。由于本發明方法無需在高溫下進行，從而避免了 LDH 的層狀結構被破壞，因此，采用本發明方法制備得到的碳納米管/LDH復合物中，LDH完好地保存了自身的層狀結構與剝離性能，而且LDH與碳納米管之間產生的靜電引力相互作用， 結合牢固，有利于作為復合填料時產生協同效應。由于LDH具有良好的離子交換性和剝離性能，在聚合物基體中易剝離并以單片形式存在，故碳納米管可通過LDH實現在聚合物基體的均勻分散。因此，采用本發明方法制備得到的碳納米管/LDH復合物，作為聚合物基體的增強型功能填料，有望既可提高基體的力學性能，又可賦予基體一定的功能性，如導電性能、阻隔性等。與現有技術相比，本發明方法具有以下有益的技術效果(1)無需首先合成LDH，在反應液中直接一步反應得到LDH與碳納米管復合物，制備步驟簡便易行。本發明的碳納米管/LDH復合物中的LDH保持了完好的層狀結構，具有良好的離子交換和剝離性能，與有機表面活性劑進行陰離子交換后，LDH與聚合物的相容性明顯提高，易得到剝離后單層分散的形態，從而使吸附在LDH表面的碳納米管在聚合物基體中的分散得到明顯改善。(2) LDH表面有大量的正電荷，酸化碳納米管表面則存在較多的羥基與羧基等陰離子，兩者可通過靜電作用牢牢結合在一起，這有利于碳納米管/LDH復合物作為高性能填料填充聚合物產生協同效應。(3)碳納米管與LDH均為性能優異的填充劑，只要極低的量就可大幅度提高聚合物基體的力學性能、導電性能、阻隔性能及熱穩定性。
圖1為實施例1和2制得的碳納米管/LDH復合物的XRD譜圖，其中a對應實施例 l，b對應實施例2。圖2為實施例圖3為實施例圖4為實施例圖5為實施例圖6為對比例圖7為對比例圖8為實施例
1制得的碳納米管 2制得的碳納米管 1制得的碳納米管 2制得的碳納米管 1制得的碳納米管 1制得的碳納米管 5制得的碳納米管
'LDH復合物的掃描電鏡圖( 'LDH復合物的掃描電鏡圖( 'LDH復合物的透射電鏡圖( 'LDH復合物的透射電鏡圖( 'LDH復合物的XRD譜圖。 'LDH復合物的掃描電鏡圖( 'LDH復合物的掃描電鏡圖(
具體實施例方式下面結合實施例和附圖來詳細說明本發明，但本發明并不僅限于此。實施例1 將碳納米管放入馬弗爐中，450°C下煅燒30 min，待冷卻后加入去離子水中，超聲 30min，然后用9mol/L的濃硝酸在80°C下處理5 h，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，烘干后得酸化碳納米管。將0. 05g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為0. 17mg/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為6. 8。控制上述反應液的溫度為97°C，攪拌反應20h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。
采用XRD、SEM和TEM對上述制得的碳納米管/LDH復合物的組成和外觀形貌進行表征。XRD譜圖如圖1中a所示，可見每個峰的位置都與Co-Al-CO3LDH的特征峰位置吻合，說明生成的產物為C0-Al-CO3LDH,并且雜質含量很少。其中(00 與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。SEM和TEM如圖2和圖4所示，可見 LDH為明顯的層狀結構，其粒徑分布較窄，粒徑分布在2-5 μ m,部分LDH表面被均勻分散的碳納米管覆蓋。實施例2 將碳納米管放入馬弗爐中，400°C下煅燒40min，冷卻后加入去離子水中，超聲 30min，然后用9mol/L的濃硝酸在90°C下處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，烘干后得到酸化碳納米管。將0. Ig上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為0. 3%ig/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為6. 9。控制上述反應液的溫度為90°C，攪拌反應Mh，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。采用XRD、SEM和TEM對上述制得的碳納米管/LDH復合物的組成和外觀形貌進行表征。XRD譜圖如圖1中b所示，可見每個峰的位置都與Co-Al-CO3LDH的特征峰位置吻合，說明生成的產物為C0-Al-CO3LDH,并且雜質含量很少。其中(00 與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。SEM和TEM如圖3和圖5所示，可見 LDH為明顯的層狀結構，LDH表面覆蓋有大量的碳納米管，而且分散比較均勻，無明顯的團聚體存在。與實施例1相比，可得知由于碳納米管的量的增加，LDH表面碳納米管的數量也隨之增多。實施例3:將碳納米管放入馬弗爐中，500 V下煅燒20min，冷卻后加入去離子水中，超聲 30min，然后用9mol/L的濃硝酸在100°C下處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，烘干后得到酸化碳納米管。將0. 2g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為0. 68mg/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為6. 8。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合材料。由XRD譜圖探測到C0-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有較大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。實施例4 將碳納米管放入馬弗爐中，500°C下煅燒20min，待冷卻后加入去離子水中超聲 30min，然后用9mol/L的濃硝酸在110°C下處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，烘干后得到酸化碳納米管。將0. 5g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6H20)、0. 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為1. 7mg/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為7. 0。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到C0-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。對比例1將0. 5g上述未酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到碳納米
管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，碳納米管濃度為1. 7mg/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在 10mmol/L,5mmol/L 與 33mmol/L。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。采用XRD、SEM和TEM對上述制得的碳納米管/LDH復合物的組成和外觀形貌進行表征。XRD譜圖如圖6所示，可見有雜峰伴隨著(003)與(006)出現，說明LDH的純凈度不高，而且(003)、(006)以及其他峰的強度也有所降低，說明LDH的結構規整性有所下降。 SEM如圖7所示，可見有大量明顯的碳納米管團聚體存在，而且LDH的形貌也很不規整，沒有規則的邊界，兩者之間呈現出“分相”狀態，說明LDH與碳納米管之間的結合力很弱。實施例5將直徑為20-30nm，長2_8 μ m的多壁碳納米管放入馬弗爐中，550°C煅燒lOmin，待冷卻后加入去離子水中超聲20min，再用9mol/L的濃硝酸在120°C回流處理他，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，真空烘干得到酸化碳納米管。將Ig上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲20min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co(NO3)2 · 6H20)、0. 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 63g 尿素 (CH4N2O)溶解在100ml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為3. %ig/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為7. 0。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到C0-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面覆蓋有大量的碳納米管，而且分散比較均勻，無明顯的團聚體存在。SEM如圖8所示。實施例6將直徑為20-50nm，長1_5 μ m的多壁碳納米管放入馬弗爐中，550°C煅燒lOmin，然后加再去離子水中超聲30min，再用9mol/L的濃硝酸在120°C回流處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，真空烘干得到酸化碳納米管。將0. 5g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 87g 硝酸鈷(Co (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 1. 26g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為1. 7mg/ml，硝酸鈷、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與66mmol/L，反應液的pH值為7. 1。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到C0-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。實施例7將直徑為30-60nm，長2_8 μ m的多壁碳納米管放入馬弗爐中，550°C煅燒lOmin，然后加再去離子水中超聲30min，再用9mol/L的濃硝酸在120°C回流處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，真空烘干得到酸化碳納米管。將0. 5g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將0. 77g 硝酸鎂(Mg (NO3) 2 · 6Η20)、0· 56g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 0. 35g 氨水 (NH3 · H2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為1. 7mg/ml，硝酸鎂、硝酸鋁和氨水濃度分別控制在10mmol/L，5mmol/L與33mmol/L，反應液的pH值為9. 8。控制上述反應液的溫度為100°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到Mg-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。實施例8
將直徑為20-50nm，長2-8 μ m的多壁碳納米管放入馬弗爐中，550°C煅燒lOmin，然后加再去離子水中超聲30min，再用9mol/L的濃硝酸在120°C回流處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，真空烘干得到酸化碳納米管。將0. 2g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將1. 74g 硝酸鎳(Ni (NO3) 2 · 6Η20)、1. 12g 硝酸鋁(Al (NO3) 3 · 9H20)和 1. 26g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為0. 68mg/ml，硝酸鎳、硝酸鋁和尿素濃度分別控制在20mmol/L，10mmol/L與66mmol/L，反應液的pH值為6. 3。控制上述反應液的溫度為110°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到Ni-Al-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。實施例9將直徑為40-90nm長5-10 μ m的多壁碳納米管放入馬弗爐中，550°C煅燒lOmin，然后加再去離子水中超聲30min，再用9mol/L的濃硝酸在120°C回流處理證，抽濾，用過量去離子水多次沖洗直至濾液為中性，真空烘干得到酸化碳納米管。將0. 5g上述酸化碳納米管加入200ml去離子水中超聲15min，靜置，得到酸化碳納米管的分散液。將3. 08g 硝酸鎂(Mg (NO3) 2 · 6H20)、2. 42g 硝酸鐵 0 (NO3) 3 · 9H20)和 2. 52g 尿素 (CH4N2O)溶解在IOOml去離子水中，攪拌均勻后，再與上述酸化碳納米管的分散液在燒瓶中混合均勻得到反應液，其中，酸化碳納米管濃度為1. 7mg/ml，硝酸鎂、硝酸鐵和尿素濃度分別控制在40mmol/L，20mmol/L與132mmol/L，反應液的pH值為6. 7。控制上述反應液的溫度為120°C，攪拌反應16h，反應結束后將反應物抽濾，并用過量去離子水和無水乙醇多次沖洗，真空干燥，得到碳納米管/LDH復合物。由XRD譜圖探測到Mg-Fe-CO3LDH的特征峰，其中(003)與(006)兩個峰非常尖銳而且強度很高，說明LDH的結構規整，結晶度高。通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察到LDH為明顯的層狀結構，LDH表面有大量分散均勻的碳納米管，無明顯的團聚體存在。
權利要求
1.一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將碳納米管在400 550°C煅燒15 60min，冷卻后再加入到濃度為5 10mol/L 的硝酸中，在80 120°C處理3 12小時，抽濾，清洗并干燥，得酸化碳納米管；(2)取步驟(1)制得的酸化碳納米管，加入到去離子水中，超聲后靜置，得到酸化碳納米管的分散液；(3)將可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽與堿性物質溶解在去離子水中，攪拌均勻后，再與步驟(2)得到的酸化碳納米管的分散液混合得到反應液，在85 120°C下劇烈攪拌，反應10 80小時，原位生長層狀雙金屬氫氧化物，得到碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物，清洗并干燥，得產物；所述的反應液中，所述的可溶性二價金屬鹽和可溶性三價金屬鹽的總濃度為5 lOOmmol/L，所述的可溶性二價金屬鹽與可溶性三價金屬鹽的摩爾比為1 6 1，所述的堿性物質的濃度為5 300mmol/L，所述的酸化碳納米管的濃度為0. 15 3. 5mg/ml，所述的反應液的PH值為6 11 ；所述的可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽中，酸根離子為N0” Cl—、SO/—中的一種或兩種，二價金屬離子為Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2\ Mg2+中的一種或兩種，三價金屬離子為Al3+、 Cr3\Fe3Mn3+中的一種或兩種；所述的堿性物質為氫氧化鈉、尿素、碳酸鈉、氨水中的一種。
2.如權利要求1所述的制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，其特征在于，步驟⑴中，所述的碳納米管為多壁碳納米管，直徑為15 lOOnm，長度為1 10 μ m。
3.如權利要求1所述的制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，其特征在于，所述的超聲時間為5 30min。
4.如權利要求1所述的制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，其特征在于，所述的可溶性二價金屬鹽、可溶性三價金屬鹽和堿性物質分別為硝酸鈷、硝酸鋁和尿ο
全文摘要
本發明公開了一種制備碳納米管/層狀雙金屬氫氧化物復合物的方法，先通過酸化使碳納米管表面接上羥基和羧基基團，然后在其水分散液中加入金屬鹽和堿性物質，原位生長層狀LDH，得到碳納米管/LDH復合物。本發明方法簡單、無需在高溫下進行、成本低，制備得到的碳納米管/LDH復合物中，碳納米管均勻分散在LDH中，且組成與結構可控。由于制備得到的碳納米管/LDH復合物既完好保存了LDH的層狀結構，又有效改善碳納米管的分散性，使得碳納米管/LDH復合物應用在聚合物基體中容易實現對LDH的片狀剝離和碳納米管的均勻分散。
文檔編號B01J13/02GK102350279SQ201110169220
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月22日 優先權日2011年6月22日
發明者傅華康, 杜淼, 鄭強 申請人:浙江大學