水洗涤至中性，进行活化处理，活化处理是将经敏化处理后的碳纳米管浸入含有催化活性的贵金属(如钯)化合物的溶液中，进行再处理，使碳纳米管表面生成一层具有催化活性的贵金属微粒。活化溶液包括:氯化钯0.5 g/L和盐酸(d=l.19 g/cm3 ):10 mL/L，将敏化后的碳纳米管放入活化溶液中，开启空气搅拌，时间为0.5-5 min，温度为25±2°C。经过敏化和活化处理的碳纳米管表面沉积了胶体钯。
[0023]将活化后的碳纳米管用去离子水洗涤至中性，进行还原处理，还原处理是为了除去碳纳米管表面残留的活化液，防止将之带入镀液中，这些活化液进入镀液后会导致溶液的提前分解，很快使镀液失效或者在不同程度上影响化学镀沉积的效果。还原处理还可以使表面催化活性增强，进一步加快沉积速度。还原溶液为次亚磷酸钠水溶液，其中次亚磷酸钠:1~3 g，水:100 mL，将活化后的碳纳米管放入活化溶液中，开启空气搅拌，时间为0.5~lmin，温度为25±2°C。还原步骤的目的是将上述步骤中碳纳米管表面沉积的胶体钯还原成零价钯，即钯单质，其对后续的化学镀具有催化效应，由此，得到具有均匀催化中心的碳纳米管。
[0024]S2、对所述具有均匀催化中心的碳纳米管进行化学镀，使得碳纳米管表面金属化。将经过还原后的具有均匀催化中心的碳纳米管用离子水洗涤至中性，进行化学镀，化学镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀的镀层更加均匀。在本实施方式中，金属钯作为化学镀的催化剂。化学镀溶液包括:含有主金属盐离子的主盐、络合剂、还原剂、稳定剂及促进剂。优选地，络合剂可为酒石酸钾钠或柠檬酸钠或葡萄糖酸钠或三乙醇胺或四羟丙基乙二胺或甘油或甘醇酸或乙二胺四乙酸二钠中的一种或几种的组合；还原剂可为甲醛或次磷酸钠或硼氢化钠或二甲氨基硼烷或肼中的一种或几种的组合；稳定剂可为甲醇或氰化钠或硫代尿素或烷基硫醇或二羟基氮苯或2—2联吡啶中的一种或几种的组合；促进剂可为铵盐或硝酸盐或聚氧乙烯氨基醚中的一种或几种的组合。化学镀的时间为l~30min，具体时间根据所需金属镀层的厚度而定。经过化学镀后，碳纳米管表面得到均匀致密的金属涂层。
[0025]S3、烘干表面金属化的碳纳米管。将经过化学镀后的金属化碳纳米管用离子水洗涤至中性，在惰性气体保护下，对水洗后表面金属化的碳纳米管进行烘干，起到去氢作用，使镀层金属颗粒由非晶态转变为晶态，镀层连续、致密、光滑。
[0026]在本实施方式中，优选地，碳纳米管为碳纳米管长线。用上述方法可使得碳纳米管长线连续金属化，得到的金属化纤维致密，均匀，包覆完整，(参图2)，很薄的一层金属就能够达到金属一个数量级的电导率，对碳纳米管力学强度无损伤，并且保持很高的力学强度。另外，用上述方法金属化后的碳纳米管柔性好，直接打结无断裂现象(参图3)，其力学保持率在95%以上，耐弯折200次以上。
[0027]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0028]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，包括以下步骤: 对碳纳米管依次进行蚀刻、敏化、活化、还原的预处理，得到具有均匀催化中心的碳纳米管； 对所述具有均匀催化中心的碳纳米管进行化学镀，使得碳纳米管表面金属化； 烘干所述表面金属化的碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，所述碳纳米管为碳纳米管长线。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“蚀刻”步骤前还包括:对所述碳纳米管进行除油处理，所述除油溶液包括含有钠离子的碱和表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“蚀刻”步骤中，蚀刻溶液包括:过硫酸盐，氢氟酸和缓蚀剂，所述“蚀刻”的时间为0.5~lmin，温度为25±2°C。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“还原”步骤中，还原溶液为次亚磷酸钠水溶液，所述“还原”的时间为0.5~lmin，温度为25±2°C。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“敏化”步骤中，敏化溶液包括氯化亚锡、盐酸和锡粒，所述“敏化”的时间为3~5 min，温度为室温。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“活化”步骤中，活化溶液包括氯化钯和盐酸，所述“活化”的时间为0.5-5 min，温度为25±2°C。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在所述“化学镀”步骤中化学镀溶液包括:主盐溶液、络合剂、还原剂、稳定剂和促进剂，所述“化学镀”的时间为 l~30min。
9.根据权利要求8所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，所述络合剂可为酒石酸钾钠或柠檬酸钠或葡萄糖酸钠或三乙醇胺或四羟丙基乙二胺或甘油或甘醇酸或乙二胺四乙酸二钠中的一种或几种的组合；所述还原剂可为甲醛或次磷酸钠或硼氢化钠或二甲氨基硼烷或肼中的一种或几种的组合；所述稳定剂可为甲醇或氰化钠或硫代尿素或烷基硫醇或二羟基氮苯或2— 2联吡啶中的一种或几种的组合；所述促进剂可为铵盐或硝酸盐或聚氧乙烯氨基醚中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求1所述的碳纳米管表面金属化的方法，其特征在于，在“烘干所述表面金属化的碳纳米管”步骤中需通入惰性气体。
【专利摘要】本发明提供一种碳纳米管表面金属化的方法，其包括以下步骤：对碳纳米管依次进行蚀刻、敏化、活化、还原的预处理，得到具有均匀催化中心的碳纳米管；对所述具有均匀催化中心的碳纳米管进行化学镀，使得碳纳米管表面金属化；烘干所述表面金属化的碳纳米管。与现有技术相比，通过本发明中的方法将碳纳米管表面金属化，得到的金属化纤维致密，均匀，碳纳米管表面金属化后具有高电导率、高强度，柔性好等优点。
【IPC分类】C23C18-18, C23C18-31
【公开号】CN104593753
【申请号】CN201510073157
【发明人】刘丹丹, 周世武, 张永毅, 李清文, 金赫华
【申请人】苏州捷迪纳米科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月11日