专利名称：一维纳米复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属于无机纳米复合材料的制备方法这一技术领域，提供了一种一维 纳米材料与贵金属纳米粒子复合材料的制备方法。 技术背景
复合纳米材料由于与其组成成分相比具有多功能性而广受关注。其中，一 维纳米复合材料成为研究的热点之一。这种复合材料具有与尺度有关的光学、 电学、机械性质，易器件化，有望在纳米器件中作为活性成分或者连接装置而 起重要作用。贵金属纳米粒子具有很好的稳定性和生物相容性，独特的催化性 质。而一维纳米材料与贵金属纳米粒子复合的纳米材料可以同时具备甚至增强 两种功能材料的性质，因而在光学、电学、生物医学和异相催化等领域有广阔 的应用前景。目前的合成方法，如热分解、电沉积等，对于所制备的贵金属纳 米粒子的尺寸、形貌以及负载率无法进行很好的控制，且实验步骤复杂，成本 较高，这些因素都极大地影响了复合材料的应用。为了克服上述缺点，就必须" 提高对制备贵金属纳米粒子的可控性以及一维纳米材料与贵金属纳米粒子复合 材料制备的工艺效率。
发明内容
本发明所要解决的一种技术问题是提供一种工艺简单的制备一维纳米材料 与贵金属纳米粒子复合材料的方法。
本发明解决技术问题的技术方案为， 一维纳米复合材料的制备方法，包括 下列步骤
A、旋涂工序将一维纳米材料的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.004g/cm2—() 04 g/cm2。
B、 溶液配制工序室温下将贵金属盐配制成为O. 0019 mol/L—0. 007 mol/L
的溶液。
C、 制备复合材料工序将上述旋涂好的铜片置于配好的溶液中，铜片浸泡 时间为l分钟至30分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到一 维纳米材料与贵金属纳米粒子复合材料。
所述的一维纳米材料为碳纳米管、半导体氧化锌纳米棒、磷酸锶纳米棒
等。优选的为碳纳米管。
所述的贵金属盐为金盐、钯盐、铂盐。
所述的金盐为HAuCl4;所述的钯盐为PdCl2;所述铂盐为H6PtCl6、 K2PtCl4。 为了得到金属纳米立方块，还可在溶液配制工序中加入二价铜盐、二价钴 盐，其浓度为0. 0005 mol/L—0. 01 mol/L。
所述的二价铜盐为CuCl2、 Cu(N03)2、 CuS04。优选的为CuCl2。 所述的二价钴盐为CoCl2、 Co(N03)2、 CoS04。优选的为CoCl2。 本发明是通过铜片与贵金属盐溶液之间的置换反应，铜单质置换出贵金属 盐溶液中的贵金属，使其在铜片上所旋涂的一维材料上异相成核形成贵金属的 纳米颗粒。二价铜盐和二价钴盐作为纳米立方块生长的辅助试剂，选择性吸附 在纳米颗粒的特定生长面，限制了这些面的生长，而其他的不受限制的面不断 生长，最终形成了贵金属的立方块状纳米颗粒。
本发明与现有技术相比， 一维纳米材料与贵金属纳米粒子复合材料的合成 方法简单可控，流程短，易操作，再现性强，并且可以普遍适用。通过本方法 制得的产品纯度高，贵金属粒子粒径均匀、负载率高、活性好，不易团聚、具有极好的电传导性、较大的电活性表面和较高的电催化活性，可用于异质催化
以及用作电催化和燃料电池的电极材料。
图1是实施例1制得碳纳米管与立方状金纳米粒子复合材料的X射线能量 散射谱(EDS)。
图2是实施例1制得碳纳米管与金纳米方块复合材料的扫描电子显微(SEM) 照片。
图3是实施例1制得碳纳米管与金纳米方块复合材料的透射电子显微'(TEM) 照片。
图4是实施例2制得碳纳米管与铂纳米方块复合材料的循环伏安图。 图5是实施例2制得碳纳米管与铂纳米方块复合材料在玻碳电极上还原02反 应的循环伏安图。
如图4、 5所示l为裸玻碳电极，2为涂有复合材料的玻碳电极、3为涂有碳 纳米管的玻碳电极，4为裸铂电极，5为涂有复合材料的玻碳电极。
具体实施例方式
下面是本发明非限定制备实施例，通过这些实施例对本发明作进一步描述。 实施例l:
A、 旋涂工序将碳纳米管的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0. 012 g/crf。
B、 溶液配制工序配制氯金酸浓度为0.0035mol/L，氯化铜浓度为0. 0075 mol/L的混合溶液，
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡1分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到碳 纳米管与金纳米粒子复合材料。其结果如图l、 2、 3所示，如图1所示，产物不含其它杂质，纯度非常高。 如图2所示，贵金属纳米立方块粒径均匀、负载率高，无团聚。如图3所示， 碳纳米管穿过贵金属纳米立方块，两种物质结合力大，不易脱落。
实施例2:
A、 旋涂工序将碳纳米管的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.04g/cm2。
B、 溶液配制工序配制氯铂酸浓度为0. 0056 mol/L，氯化钴浓度为0. 0025 mol/L的混合溶液。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡5分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到碳 纳米管与铂纳米粒子复合材料。
实施例3:
A、 旋涂工序将氧化锌纳米棒的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.004 g/cm2。
B、 溶液配制工序配制氯金酸浓度为0.007 mol/L，不加入二价铜盐或钴
^fe 。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡30分钟。
D、 洗涤千燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到氧 化锌纳米棒与金纳米粒子复合材料。
由于在B、溶液配制工序中没有添加二价铜盐及钴盐，其浸泡时间明显延长。 实施例4:
A、 旋涂工序将氧化锌纳米棒的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0. 008 g/cm 。
B、 溶液配制工序配制氯化钯浓度为0.0028mol/L，硝酸铜浓度为0. 0045mol/L的混合溶液。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡20分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到氧 化锌纳米棒与钯纳米粒子复合材料。
实施例5:
A、 旋涂工序将磷酸锶纳米棒的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.016 g/cm2。
B、 溶液配制工序配制氯化钯浓度为0. 0019 mol/L，硝酸钴浓度为0. 01 mol/L的混合溶液。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡10分钟。
D、 洗漆干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到磷 酸锶纳米棒与钯纳米粒子复合材料。
实施例6:
A、 旋涂工序将磷酸锶纳米棒的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.032 g/cm2。
B、 溶液配制工序配制氯铂酸钾浓度为0. 0049 mol/L,硫酸铜浓度为0. mol/L的混合溶液。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡15分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到磷 酸锶纳米棒与铀纳米粒子复合材料。
实施例7:
A、 旋涂工序将碳纳米管的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.02g/cm2。
B、 溶液配制工序配制氯铂酸浓度为0.0063mol/L，硫酸钴浓度为0. 0005mol/L的混合溶液。
C、 制备复合材料工序将旋涂好的铜片放置于溶液中浸泡12分钟。
D、 洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到碳 纳米管与铂纳米粒子复合材料。
实施例8:
实施例2所得碳纳米管与铂纳米粒子复合材料涂敷在3 mm玻碳电极上，浸入 5. 0X10 3 M K3Fe(CN)6和0.2 M KC1的混合电解液。扫描速率为100 mV s—、 KC1 饱和的Ag/AgCl作为参比电极。表征所得复合材料的电传导性，结果如附图四所 示，相同的试验条件下，复合材料(1)的峰电流高于裸玻碳电极(2),且峰 位差小于裸玻碳电极。因此，复合材料具有极好的电传导性。
实施例9:
实施例2所得碳纳米管与铂纳米粒子复合材料涂敷在3 ram玻碳电极上，浸入0. 5 M貼04电解液。扫描速率为100 mV s—1。 KCl饱和的Ag/AgCl作为参比电极。表 征所得复合材料的电催化活性，结果如附图五所示，复合材料(曲线5)催化& 原02的还原电位明显高于裸铂电极(4)和碳纳米管(3)，还原电流非常大， 说明复合材料具有很高的电催化活性。
权利要求
1、一维纳米复合材料的制备方法，包括下列步骤A、旋涂工序将一维纳米材料的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.004g/cm2-0.04g/cm2；B、溶液配制工序室温下将贵金属盐配制成为0.0019mol/L-0.007mol/L的溶液；C、制备复合材料工序将上述旋涂好的铜片置于配好的溶液中，铜片浸泡时间为1分钟至30分钟；D、洗涤干燥工序取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干得到一维纳米材料与贵金属纳米粒子复合材料。
2、 根据权利要求1所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所 述的一维纳米材料为碳纳米管、半导体氧化锌纳米棒、磷酸锶纳米棒。
3、 根据权利要求2所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所 述的一维纳米材料为碳纳米管。
4、 根据权利要求1所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所 述的贵金属盐为金盐、钯盐、铂盐。
5、 根据权利要求4所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所 述的金盐为HAuCl4;所述的钯盐为PdCl2;所述铂盐为H6PtCl6、 K2PtCl4。
6、 根据权利要求1所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于东B、溶液配制工序中加入二价铜盐、二价钴盐，其浓度为0.0005 mol/L—0.01 mol/L。
7、 根据权利要求6所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所 述的二价铜盐为CuCl2、 Cu(N03)2、 CuS04。
8、 根据权利要求7所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述的二价铜盐为CuCl2。
9、 根据权利要求6所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述的二价钴盐为CoCl2、 Co(N03)2、 CoS04。
10、 根据权利要求9所述的一维纳米复合材料的制备方法，其特征在于 所述的二价钴盐为CoCl2。
全文摘要
本发明公开了一维纳米复合材料的制备方法，包括下列步骤A.将一维纳米材料的分散液旋涂于铜片上，涂覆密度为0.004-0.04g/cm<sup>2</sup>；B.室温下将贵金属盐配制成为0.0019-0.007mol/L的溶液；C.将上述旋涂好的铜片置于配好的溶液中，铜片浸泡时间为1-30分钟；D.取出铜片，用去离子水进行洗涤，然后自然晾干即可。本发明与现有技术相比，所述的方法简单可控，流程短，易操作，再现性强，并且可以普遍适用，所制的产品纯度高，贵金属粒子粒径均匀、负载率高、活性好，不易团聚、具有极好的电传导性、较大的电活性表面和较高的电催化活性，可用于异质催化以及用作电催化和燃料电池的电极材料。
文档编号B01J27/16GK101537353SQ200910116668
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者艳 桑, 倩 王, 耿保友 申请人:安徽师范大学