一种磁性金属聚合物同轴双层纳米管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种纳米结构及制备方法，尤其是设及一种磁性金属@聚合物同轴双 层纳米管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管自1991年发现W来，由于其具有优良的性能，倍受研究者的青睐。研究 也由最初的碳纳米管扩展为聚合物纳米管，金属氧化物纳米管和金属纳米管等。随着研究 的不断深入，复合纳米材料的应用范围更加广泛，材料的性能更能得到体现。磁性纳米材料 由于其独特的磁性能，在磁储存器、垂直磁记录仪、医疗传感器和纳米电子器件等领域拥有 广泛的应用前景，从而成为材料科学界关注的热点。目前主要W铁磁性金属为研究对象，比 如铁、钻、儀。不少学术论文报道铁、钻、儀纳米线的制备与磁性的研究。多数金属容易制备 成纳米线结构，而难于成管状，少数学术论文也报道铁、钻、儀纳米管的制备，限制了其性能 发挥和应用范围。
[0003] 近年来人们开发除了复合纳米材料，其中异质包覆是一种有效的提高纳米材料线 化学稳定性和机械强度的方法，即在纳米线外部形成一层包覆层，运样即保护了纳米线，又 不影响其本身的性质。专利号为200710022640.2(公开号CN101071663A)的中国专利 公开了一项化@PVA超导纳米同轴电缆的制备方法。该发明是用水合法制备了 ^@PVA超 导纳米同轴电缆，该电缆具有良好的抗氧化性与超导电性。专利号为200410075522. 4(CN 1787123A)的中国专利公开了一项聚合物包覆层同轴纳米电缆的制备方法。该发明借助氧 化侣AAO模板，分别用溶液和烙融法制备聚合物纳米管，然后在聚合物纳米管中沉积Pt纳 米线制备了聚合物包覆层同轴纳米电缆。运两份申请公开的双层纳米管的内核都是纳米 线，不适于制备陈列排布。
【发明内容】
[0004] 为此，本发明提供一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管及其制备方法，其具有 较好的磁学性能，工艺简单，长度容易控制。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管，包括磁性金属纳米管W及包覆在所述磁 性金属纳米管外侧的聚合物纳米管。 阳007] 磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的外径为100-300nm;所述磁性金属纳米管的 内径为60-160皿，磁性金属纳米管的厚度为10-20皿。 阳00引一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管阵列，是由若干所述的磁性金属@聚合物 同轴双层纳米管排列而成。
[0009] 一种磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的制备方法，包括下述步骤：
[0010] S1、制备聚合物纳米管
[0011] 将质量分数为1-30%的聚合物溶液涂覆在多孔模板表面，，将多孔模板平放在溶 液上，静置1-5分钟，所述聚合物溶液在毛细管力和溶剂挥发所带来的驱动力的作用下沿 所述多孔模板的微孔内壁生长，溶剂挥发后形成聚合物纳米管；
[0012] S2、制备磁性金属@聚合物同轴双层纳米管
[0013] 将载有聚合物纳米管的多孔模板固定到基板上，然后置于离子瓣射仪中喷锻 85-95min金膜，再将其置于电解质溶液中，在0. 1-5V恒电压条件下在所述聚合物纳米管内 部电化学沉积30-120min，形成磁性金属纳米管，所述聚合物纳米管和所述磁性金属纳米管 为磁性金属@聚合物同轴双层纳米管；
[0014] S3、将步骤S2制备的载有磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的多孔模板置于强碱 溶液中，所述强碱溶液腐蚀掉所述多孔模板后，即得磁性金属@聚合物同轴双层纳米管。
[0015] 优选地，所述的步骤Sl为：将质量分数为1-8%的聚合物溶液涂覆在基板上，再将 多孔模板置于聚合物溶液上且与所述基板平行设置，静置1-5分钟，所述聚合物溶液在毛 细管力和溶剂挥发所带来的驱动力的作用下沿所述多孔模板的微孔内壁生长，溶剂挥发后 形成聚合物纳米管，取下载有聚合物纳米管的多孔模板，并去除多孔模板表面的聚合物。
[0016] 所述的聚合物溶液为聚苯乙締类、聚酷胺类、聚丙締酸醋类、聚醋类、聚酸类、含氯 聚合物、环氧树脂或酪醒树脂中的一种或其中几种组合物的溶液。
[0017] 所述多孔模板的孔径100-300nm，多孔模板的厚度为40-80ym;所述多孔模板为 多孔氧化侣模板或多孔氧化娃模板。
[0018] 所述的步骤S2中：所述的磁性电解质溶液中的磁性金属离子的浓度为0.I-Smol/ 以所述磁性金属离子为铁、钻、儀金属离子；所述电化学沉积条件为：在0. 1-5V恒电压条件 下电化学沉积30-90min，Pt作对电极，甘隶电极作参比电极，最后用水将载有磁性金属@聚 合物同轴双层纳米管的多孔模板清洗干净。
[0019] 所述磁性电解质溶液为磁性金属盐、氯化钟和棚酸混合溶液；所述磁性金属盐为 7水硫酸亚铁，6水硫酸儀或6水硫酸钻；在1. 2-2.OV恒电压条件下电化学沉积7水硫酸亚 铁，在0. 8-3V电压条件下电化学沉积6水硫酸儀，在1. 0-2. 5V电压条件下电化学沉积6水 硫酸钻。
[0020] 所述步骤S3为：步骤S2制备的载有磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的多孔模 板置于强碱溶液中溶解5-12h;所述强碱溶液为浓度为4-6mol/L氨氧化钢溶液、氨氧化钟 溶液或氨氧化裡溶液。
[0021] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有W下优点：
[0022] 发明提供的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管，包括磁性金属纳米管W及包覆在 所述磁性金属纳米管外侧的聚合物纳米管，磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的外径为 100-300皿;磁性金属纳米管的内径为60-160皿，磁性金属纳米管的厚度为10-20皿。采用 图2和图4所示结构的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管具有较好的磁学性能，较高的强 度，且不易被腐蚀。
[0023] 更进一步地，本发明的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的制备方法是在多孔模 板的微孔内利用毛细管力和溶剂挥发所带来的驱动力的作用下，使所述的聚合物溶液沿所 述多孔模板的微孔内壁生长，溶剂挥发后形成聚合物纳米管，再采用电化学沉积在聚合物 纳米管内形成磁性金属纳米管。所述的聚合物纳米管和磁性金属纳米管为同轴设置，制备 方法简单，重现性好。
[0024] 本发明提供的制备方法可W通过根据多孔模板的形状制备各种阵列的磁性金属@ 聚合物同轴双层纳米管阵列，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0025] 图1是对比例1聚苯乙締纳米管的扫描电镜照片；
[0026]图2是本发明实施例1的聚苯乙締纳米管包覆儀纳米管形成的磁性金属@聚合物 同轴双层纳米管的扫描电镜（SEM)照片；
[0027]图3是本发明实施例1的聚苯乙締纳米管包覆儀纳米管形成的磁性金属@聚合物 同轴双层纳米管的透射电镜（TEM)照片； 阳02引图4是本发明实施例2的聚苯乙締纳米管包覆钻纳米管形成的磁性金属@聚合物 同轴双层纳米管的扫描电镜（SEM)照片；
[0029]图5是本发明实施例2的聚苯乙締纳米管包覆钻纳米管形成的磁性金属@聚合物 同轴双层纳米管的透射电镜照片（TEM)。
【具体实施方式】
[0030] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实 施方式作进一步地详细描述。
[0031] 本发明可WW许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。 相反，提供运些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给 本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。
[0032] 本发明中磁性金属@聚合物同轴双层纳米管中@代表包覆的意思，磁性金属@聚 合物是指聚合物包覆磁性金属形成的双层纳米管。
[0033] 本发明中的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管阵列，陈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长方形，则磁性金属@聚合物同轴双层纳米管阵列为 长方形；如多孔模板中的微孔排布呈正方形，则磁性金属@聚合物同轴双层纳米管阵列为 正方形，W此类推。 阳〇34] 实施例1
[0035] 本实施例的磁性金属@聚合物同轴双层纳米管，包括儀Ni磁性金属纳米管W及包 覆在所述儀Ni磁性金属纳米管外侧的聚苯乙締PS聚合物纳米管。磁性金属@聚合物同轴 双层纳米管的外径为100-300nm;磁性金属纳米管的内径为60-160nm，管壁厚度为lOnm。
[0036] 制备上述磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的原材料为：
[0037] 市售注塑级PS;市售分析纯二氯甲烧；市售氨氧化钢；市售分析纯6水硫酸儀；市 售分析纯氯化钟；市售分析纯棚酸；
[0038] 多孔氧化侣AAO模板：多孔AAO模板，Whatman公司生产，模板直径为13mm;模板 厚度60ym;孔径为100-300nm。
[0039] 实验仪器：电化学工作站，型号：Cm730E(上海辰华仪器有限公司）。 W40] 测试仪器：分别义用日本电子JSM-SEM6390LV扫描电子显微镜；日本电子JEM-2000EX透射电子显微镜对样品进行表征。
[0041] 上述磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的制备方法，包括下述步骤：
[0042] SI、制备载有聚合物纳米管的多孔模板
[0043] 将聚苯乙締PS溶解到二氯甲烧中，配成Swt%的溶液，用移液器吸取100微升的聚 苯乙締PS溶液滴于面积为76cmX26cm的载玻片上，再将多孔氧化侣AAO模板置于PS溶液 之上与所述载玻片平行设置，静置40s，所述聚合物溶液在毛细管力的作用下沿所述多孔模 板的微孔内壁生长，溶剂挥发后形成聚合物纳米管；取下载有聚合物纳米管的多孔模板，用 二氯甲烧溶刻蚀掉AAO模板表面多余的PS，W保证聚合物纳米管是上下通孔的。
[0044] S2、制备载有磁性金属@聚合物同轴双层纳米管的多孔模板
[0045] 将载有PS聚合物纳米管的多孔模板固定到载玻片上，然后置于离子瓣射仪中喷 锻90min，形成金膜，再将其置于磁性电解质溶液中，在2V恒电压条件下在所述聚合物纳米 管内部电化学沉积30min，形成磁性金属纳米管，所述聚合物纳米管和所述磁性金属纳米管 为磁性金属@聚合物同轴双层纳米管；
[0046] 所述的磁性电解质溶液中的磁性金属离子儀的浓度为0. 8111〇1/1，所