一種磁性金屬聚合物同軸雙層納米管及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種納米結構及制備方法，尤其是設及一種磁性金屬@聚合物同軸雙 層納米管及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 碳納米管自1991年發現W來，由于其具有優良的性能，倍受研究者的青睞。研究 也由最初的碳納米管擴展為聚合物納米管，金屬氧化物納米管和金屬納米管等。隨著研究 的不斷深入，復合納米材料的應用范圍更加廣泛，材料的性能更能得到體現。磁性納米材料 由于其獨特的磁性能，在磁儲存器、垂直磁記錄儀、醫療傳感器和納米電子器件等領域擁有 廣泛的應用前景，從而成為材料科學界關注的熱點。目前主要W鐵磁性金屬為研究對象，比 如鐵、鉆、儀。不少學術論文報道鐵、鉆、儀納米線的制備與磁性的研究。多數金屬容易制備 成納米線結構，而難于成管狀，少數學術論文也報道鐵、鉆、儀納米管的制備，限制了其性能 發揮和應用范圍。
[0003] 近年來人們開發除了復合納米材料，其中異質包覆是一種有效的提高納米材料線 化學穩定性和機械強度的方法，即在納米線外部形成一層包覆層，運樣即保護了納米線，又 不影響其本身的性質。專利號為200710022640.2(公開號CN101071663A)的中國專利 公開了一項化@PVA超導納米同軸電纜的制備方法。該發明是用水合法制備了 ^@PVA超 導納米同軸電纜，該電纜具有良好的抗氧化性與超導電性。專利號為200410075522. 4(CN 1787123A)的中國專利公開了一項聚合物包覆層同軸納米電纜的制備方法。該發明借助氧 化侶AAO模板，分別用溶液和烙融法制備聚合物納米管，然后在聚合物納米管中沉積Pt納 米線制備了聚合物包覆層同軸納米電纜。運兩份申請公開的雙層納米管的內核都是納米 線，不適于制備陳列排布。
【發明內容】
[0004] 為此，本發明提供一種磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管及其制備方法，其具有 較好的磁學性能，工藝簡單，長度容易控制。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0006] 一種磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管，包括磁性金屬納米管W及包覆在所述磁 性金屬納米管外側的聚合物納米管。 陽007] 磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的外徑為100-300nm;所述磁性金屬納米管的 內徑為60-160皿，磁性金屬納米管的厚度為10-20皿。 陽00引一種磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管陣列，是由若干所述的磁性金屬@聚合物 同軸雙層納米管排列而成。
[0009] 一種磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的制備方法，包括下述步驟：
[0010] S1、制備聚合物納米管
[0011] 將質量分數為1-30%的聚合物溶液涂覆在多孔模板表面，，將多孔模板平放在溶 液上，靜置1-5分鐘，所述聚合物溶液在毛細管力和溶劑揮發所帶來的驅動力的作用下沿 所述多孔模板的微孔內壁生長，溶劑揮發后形成聚合物納米管；
[0012] S2、制備磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管
[0013] 將載有聚合物納米管的多孔模板固定到基板上，然后置于離子瓣射儀中噴鍛 85-95min金膜，再將其置于電解質溶液中，在0. 1-5V恒電壓條件下在所述聚合物納米管內 部電化學沉積30-120min，形成磁性金屬納米管，所述聚合物納米管和所述磁性金屬納米管 為磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管；
[0014] S3、將步驟S2制備的載有磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的多孔模板置于強堿 溶液中，所述強堿溶液腐蝕掉所述多孔模板后，即得磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管。
[0015] 優選地，所述的步驟Sl為：將質量分數為1-8%的聚合物溶液涂覆在基板上，再將 多孔模板置于聚合物溶液上且與所述基板平行設置，靜置1-5分鐘，所述聚合物溶液在毛 細管力和溶劑揮發所帶來的驅動力的作用下沿所述多孔模板的微孔內壁生長，溶劑揮發后 形成聚合物納米管，取下載有聚合物納米管的多孔模板，并去除多孔模板表面的聚合物。
[0016] 所述的聚合物溶液為聚苯乙締類、聚酷胺類、聚丙締酸醋類、聚醋類、聚酸類、含氯 聚合物、環氧樹脂或酪醒樹脂中的一種或其中幾種組合物的溶液。
[0017] 所述多孔模板的孔徑100-300nm，多孔模板的厚度為40-80ym;所述多孔模板為 多孔氧化侶模板或多孔氧化娃模板。
[0018] 所述的步驟S2中：所述的磁性電解質溶液中的磁性金屬離子的濃度為0.I-Smol/ 以所述磁性金屬離子為鐵、鉆、儀金屬離子；所述電化學沉積條件為：在0. 1-5V恒電壓條件 下電化學沉積30-90min，Pt作對電極，甘隸電極作參比電極，最后用水將載有磁性金屬@聚 合物同軸雙層納米管的多孔模板清洗干凈。
[0019] 所述磁性電解質溶液為磁性金屬鹽、氯化鐘和棚酸混合溶液；所述磁性金屬鹽為 7水硫酸亞鐵，6水硫酸儀或6水硫酸鉆；在1. 2-2.OV恒電壓條件下電化學沉積7水硫酸亞 鐵，在0. 8-3V電壓條件下電化學沉積6水硫酸儀，在1. 0-2. 5V電壓條件下電化學沉積6水 硫酸鉆。
[0020] 所述步驟S3為：步驟S2制備的載有磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的多孔模 板置于強堿溶液中溶解5-12h;所述強堿溶液為濃度為4-6mol/L氨氧化鋼溶液、氨氧化鐘 溶液或氨氧化裡溶液。
[0021] 本發明的上述技術方案相比現有技術具有W下優點：
[0022] 發明提供的磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管，包括磁性金屬納米管W及包覆在 所述磁性金屬納米管外側的聚合物納米管，磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的外徑為 100-300皿;磁性金屬納米管的內徑為60-160皿，磁性金屬納米管的厚度為10-20皿。采用 圖2和圖4所示結構的磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管具有較好的磁學性能，較高的強 度，且不易被腐蝕。
[0023] 更進一步地，本發明的磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的制備方法是在多孔模 板的微孔內利用毛細管力和溶劑揮發所帶來的驅動力的作用下，使所述的聚合物溶液沿所 述多孔模板的微孔內壁生長，溶劑揮發后形成聚合物納米管，再采用電化學沉積在聚合物 納米管內形成磁性金屬納米管。所述的聚合物納米管和磁性金屬納米管為同軸設置，制備 方法簡單，重現性好。
[0024] 本發明提供的制備方法可W通過根據多孔模板的形狀制備各種陣列的磁性金屬@ 聚合物同軸雙層納米管陣列，具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0025] 圖1是對比例1聚苯乙締納米管的掃描電鏡照片；
[0026]圖2是本發明實施例1的聚苯乙締納米管包覆儀納米管形成的磁性金屬@聚合物 同軸雙層納米管的掃描電鏡（SEM)照片；
[0027]圖3是本發明實施例1的聚苯乙締納米管包覆儀納米管形成的磁性金屬@聚合物 同軸雙層納米管的透射電鏡（TEM)照片； 陽02引圖4是本發明實施例2的聚苯乙締納米管包覆鉆納米管形成的磁性金屬@聚合物 同軸雙層納米管的掃描電鏡（SEM)照片；
[0029]圖5是本發明實施例2的聚苯乙締納米管包覆鉆納米管形成的磁性金屬@聚合物 同軸雙層納米管的透射電鏡照片（TEM)。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實 施方式作進一步地詳細描述。
[0031] 本發明可WW許多不同的形式實施，而不應該被理解為限于在此闡述的實施例。 相反，提供運些實施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發明的構思充分傳達給 本領域技術人員，本發明將僅由權利要求來限定。
[0032] 本發明中磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管中@代表包覆的意思，磁性金屬@聚 合物是指聚合物包覆磁性金屬形成的雙層納米管。
[0033] 本發明中的磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管陣列，陳列排布同多孔模板中微孔 的排布，如多孔模板中的微孔排布呈長方形，則磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管陣列為 長方形；如多孔模板中的微孔排布呈正方形，則磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管陣列為 正方形，W此類推。 陽〇34] 實施例1
[0035] 本實施例的磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管，包括儀Ni磁性金屬納米管W及包 覆在所述儀Ni磁性金屬納米管外側的聚苯乙締PS聚合物納米管。磁性金屬@聚合物同軸 雙層納米管的外徑為100-300nm;磁性金屬納米管的內徑為60-160nm，管壁厚度為lOnm。
[0036] 制備上述磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的原材料為：
[0037] 市售注塑級PS;市售分析純二氯甲燒；市售氨氧化鋼；市售分析純6水硫酸儀；市 售分析純氯化鐘；市售分析純棚酸；
[0038] 多孔氧化侶AAO模板：多孔AAO模板，Whatman公司生產，模板直徑為13mm;模板 厚度60ym;孔徑為100-300nm。
[0039] 實驗儀器：電化學工作站，型號：Cm730E(上海辰華儀器有限公司）。 W40] 測試儀器：分別義用日本電子JSM-SEM6390LV掃描電子顯微鏡；日本電子JEM-2000EX透射電子顯微鏡對樣品進行表征。
[0041] 上述磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的制備方法，包括下述步驟：
[0042] SI、制備載有聚合物納米管的多孔模板
[0043] 將聚苯乙締PS溶解到二氯甲燒中，配成Swt%的溶液，用移液器吸取100微升的聚 苯乙締PS溶液滴于面積為76cmX26cm的載玻片上，再將多孔氧化侶AAO模板置于PS溶液 之上與所述載玻片平行設置，靜置40s，所述聚合物溶液在毛細管力的作用下沿所述多孔模 板的微孔內壁生長，溶劑揮發后形成聚合物納米管；取下載有聚合物納米管的多孔模板，用 二氯甲燒溶刻蝕掉AAO模板表面多余的PS，W保證聚合物納米管是上下通孔的。
[0044] S2、制備載有磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管的多孔模板
[0045] 將載有PS聚合物納米管的多孔模板固定到載玻片上，然后置于離子瓣射儀中噴 鍛90min，形成金膜，再將其置于磁性電解質溶液中，在2V恒電壓條件下在所述聚合物納米 管內部電化學沉積30min，形成磁性金屬納米管，所述聚合物納米管和所述磁性金屬納米管 為磁性金屬@聚合物同軸雙層納米管；
[0046] 所述的磁性電解質溶液中的磁性金屬離子儀的濃度為0. 8111〇1/1，所