专利名称：负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及碳纳米管复合材料的制备方法。
背景技术：
碳纳米管具有中空、轻质、高比表面积、高导电性和生物相容性等特点，而在碳纳 米管上负载氧化物又赋予了碳纳米管新的特性，使其具有更优异的物理和化学特性，如催 化、光学、气敏和吸波特性等。现有的金属氧化物负载碳纳米管复合材料的制备方法是首 先制备或购买碳纳米管，接着对碳纳米管进行表面改性，然后通过吸附和静电作用将金属 氧化物的前驱体颗粒附着在碳纳米管表面，再通过热处理将金属氧化物的前驱体转变成金 属氧化物，从而得到金属氧化物负载碳纳米管的复合材料，该方法工艺复杂。
发明内容
本发明是为了解决现有的制备负载纳米铟锡氧化物碳纳米管复合材料的方法工
艺复杂的问题，而提供负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法。 本发明的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，按以下步骤进
行一、分别称取硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚，其中硝酸铟氯化锡的摩尔比为1 :0. 1
0. 125、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 1 0. 5，并将硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚加
入到反应器中，在75°C 85t:的条件下回流20h 28h，得到有机相溶液；二、分别称取间
苯二酚、甲醛、碳酸钠和水，其中间苯二酚甲醛的摩尔比为100 :45 55、间苯二酚碳酸
钠的摩尔比为100 :0. 08 0. 12、间苯二酚水的摩尔比为100 :15 20，并将间苯二酚、甲 醛、碳酸钠和水加入反应器中混合均匀，再用盐酸调解pH值至1 1. 5，搅拌lh 1. 5h，得 到水相溶液；三、分别称取经步骤一得到的有机相溶液和经步骤二得到的水相溶液，其中有
机相溶液水相溶液的体积比为1 :0. 25 0. 5，在搅拌条件下，将有机相溶液滴入到水相溶
液中，继续搅拌lh 1. 5h，然后静止放置20h 28h，得到前驱体溶液；四、将多孔氧化铝 模板浸入到经步骤三得到的前驱体溶液中，静止放置20min 40min后取出，在室温下晾置 20h 28h ;五、将经步骤四处理后的多孔氧化铝模板放在烧结炉中，在氩气或氮气保护下， 升温至800°C 100(TC后保持0. 8h 1. 5h ;六、将经步骤五处理过的多孔氧化铝模板放在 浓渡为0. 5mol/L 2mol/L的氢氧化钠水溶液中保持6h 24h，然后用去离子水洗涤、干燥 后，即得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。 本发明的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，将形成铟锡氧化 物的原料硝酸铟、氯化锡加入到形成碳纳米管的前驱物质中，形成前驱体，前驱体中的间苯 二酚和甲醛的凝胶，使各物质均匀填充在多孔氧化铝模板中，通过烧结处理，使铟锡氧化物 和碳纳米管同时生成，并结合在一起，在模板上形成负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合 材料，再去掉模板，得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。复合材料中铟锡氧化物 的平均颗粒为15nm 40nm，碳纳米管的直径为200nm 250nm，本发明使铟锡氧化物和碳 纳米管同时生成，工艺简单。
图1是具体实施方式
二十制备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的X射 线衍射图，标注B符号的衍射峰为铟锡氧化物(ITO)的衍射峰；图2是具体实施方式
二十制 备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的侧面的描微观显微图；图3是具体实施方 式二十制备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的截面的描微观显微图；图4是具 体实施方式二十制备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的透射电镜图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备 方法按以下步骤进行一、分别称取硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚，其中硝酸铟氯化锡的 摩尔比为1 :0. 1 0. 125、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 1 0. 5，并将硝酸铟、氯化
锡和乙二醇甲醚加入到反应器中，在75°C 85t:的条件下回流20h 28h，得到有机相溶 液；二、分别称取间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水，其中间苯二酚甲醛的摩尔比为100 :45 55、间苯二酚碳酸钠的摩尔比为100 :0. 08 0. 12、间苯二酚水的摩尔比为100 :15
20，并将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水加入反应器中混合均匀，再用盐酸调解pH值至1
1. 5，搅拌lh 1. 5h，得到水相溶液；三、分别称取经步骤一得到的有机相溶液和经步骤二 得到的水相溶液，其中有机相溶液水相溶液的体积比为1 :0. 25 0. 5，在搅拌条件下，将
有机相溶液滴入到水相溶液中，继续搅拌lh 1. 5h，然后静止放置20h 28h，得到前驱 体溶液；四、将多孔氧化铝模板浸入到经步骤三得到的前驱体溶液中，静止放置20min 40min后取出，在室温下晾置20h 28h ;五、将经步骤四处理后的多孔氧化铝模板放在烧 结炉中，在氩气或氮气保护下，升温至80(TC 100(TC后保持0. 8h 1. 5h ;六、将经步骤五 处理过的多孔氧化铝模板放在浓渡为0. 5mol/L 2mol/L的氢氧化钠水溶液中保持6h 24h，然后用去离子水洗涤、干燥后，即得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。
本实施方式的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，将形成铟锡 氧化物的原料硝酸铟、氯化锡加入到形成碳纳米管的前驱物质中，形成前驱体，前驱体中的 间苯二酚和甲醛的凝胶，使各物质均匀填充在多孔氧化铝模板中，通过烧结处理，使铟锡氧 化物和碳纳米管同时生成，并结合在一起，在模板上形成负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管 复合材料，再去掉模板，得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。复合材料中铟锡氧 化物的平均颗粒为15nm 40nm，碳纳米管的直径为200nm 250nm，本发明使铟锡氧化物 和碳纳米管同时生成，工艺简单。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中硝酸铟氯 化锡的摩尔比为1 :0. 11 0. 12、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 15 0. 45。其它步
骤与参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤一中硝酸 铟氯化锡的摩尔比为1 :0. 115、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 25。其它步骤与参数 与具体实施方式
一或二相同。 具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一中在
78°C 83t:的条件下回流21h 27h。其它与具体实施方式
一至三之一相同。 具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤一中在8(TC的条件下回流20h。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中间 苯二酚甲醛的摩尔比为100 :47 53、间苯二酚碳酸钠的摩尔比为100 :0. 09 0. 11、间 苯二酚水的摩尔比为100 :16 19。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤二中间 苯二酚甲醛的摩尔比为100 :50、间苯二酚碳酸钠的摩尔比为100 :0. 10、间苯二酚水的 摩尔比为100 :18。其它与具体实施方式
一至六之一相同。 具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤二中用
盐酸调解PH值至1. 1 1.4，搅拌1. lh 1.4h。其它与具体实施方式
一至七之一相同。 具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是步骤二中用
盐酸调解PH值至1. 3，搅拌1. 2h。其它与具体实施方式
一至八之一相同。 具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至九之一不同的是步骤三中有
机相溶液水相溶液的体积比为1 :0. 3 0. 45。其它与具体实施方式
一至九之一相同。
具体实施方式
i^一 本实施方式与具体实施方式
一至十之一不同的是步骤三中
有机相溶液水相溶液的体积比为1 :0. 3。其它与具体实施方式
一至十之一相同。 具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
一至i^一之一不同的是步骤三
中将有机相溶液滴入到水相溶液后，继续搅拌1. lh 1. 4h，然后静止放置21h 27h。其
它与具体实施方式
一至十一之一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一至十二之一不同的是步骤三 中将有机相溶液滴入到水相溶液后，继续搅拌1. 3h，然后静止放置25h。其它与具体实施方 式一至十二之一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一至十三之一不同的是步骤四 中静止放置时间为25min 35min，在室温下晾置时间为21h 27h。其它与具体实施方式
一至十三之一相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一至十四之一不同的是步骤四 中静止放置时间为30min，在室温下晾置时间为24h。其它与具体实施方式
一至十四之一相 同。 具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一至十五之一不同的是步骤五
中升温至850°C 95(TC后保持1. Oh 1. 4h。其它与具体实施方式
一至十五之一相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一至十六之一不同的是步骤五 中升温至90(TC后保持1. 2h。其它与具体实施方式
一至十六之一相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
一至十七之一不同的是步骤六 中在浓渡为0. 6mol/L 1. 8mol/L的氢氧化钠水溶液中保持7h 18h。其它与具体实施方 式一至十七之一相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
一至十七之一不同的是步骤六 中在浓渡为1. 5mol/L的氢氧化钠水溶液中保持12h。其它与具体实施方式
一至十七之一相 同。
具体实施方式
二十本实施方式的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的 制备方法按以下步骤进行一、分别称取硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚，其中硝酸铟氯化锡的摩尔比为1 :0. 115、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 35，并将硝酸铟、氯化锡和乙
二醇甲醚加入到反应器中，在8(TC的条件下回流24h，得到有机相溶液；二、分别称取间苯
二酚、甲醛、碳酸钠和水，其中间苯二酚甲醛的摩尔比为100 :50、间苯二酚碳酸钠的摩 尔比为100 :0. 10、间苯二酚水的摩尔比为100 :18，并将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水加入 反应器中混合均匀，再用盐酸调解pH值至l，搅拌lh，得到水相溶液；三、分别称取经步骤 一得到的有机相溶液和经步骤二得到的水相溶液，其中有机相溶液水相溶液的体积比为 1 :0. 45，在搅拌条件下，将有机相溶液滴入到水相溶液中，继续搅拌lh，然后静止放置24h， 得到前驱体溶液；四、将多孔氧化铝模板浸入到经步骤三得到的前驱体溶液中，再静止放 置30min后取出，并在室温下晾置24h ;五、将经步骤四处理后的多孔氧化铝模板放在烧结 炉中，在氩气或氮气保护下，升温至80(TC后保持lh;六、将经过步骤五处理过的多孔氧化 铝模板放在浓渡为1. 6mol/L的氢氧化钠水溶液中保持10h后，用去离子水洗涤，然后再在 IO(TC条件下干燥lh，即得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。
本实施方式制备的负载纳米铟锡氧化物(ITO)的碳纳米管复合材料的X射线衍射 图谱如图1所示，从图1可以看出所合成的碳空心管为无定形碳，标注B符号的衍射峰为 铟锡氧化物(ITO)的衍射峰；本实施方式制备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料 侧面的扫描微观显微图如图2所示，本实施方式制备的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复 合材料的截面的扫描微观显微图如图3所示，从图2和图3中可以看出经本实施方式制备 的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料是一种空心管状材料，纳米铟锡氧化物颗粒附 载在面碳纳米管上，管的外径为200nm 250nm，壁厚为20nm 50nm ;本实施方式制备的 负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的透射电镜图如图4所示，从图4可以清楚地看 出纳米铟锡氧化物(ITO)颗粒附载在面碳纳米管上，纳米铟锡氧化物颗粒的粒径为15nm 40nm。 本实施方式的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，将形成铟锡 氧化物的原料硝酸铟、氯化锡加入到形成碳纳米管的前驱物质中，形成前驱体，前驱体中的 间苯二酚和甲醛的凝胶，使各物质均匀填充在多孔氧化铝模板中，通过烧结处理，使铟锡氧 化物和碳纳米管同时生成，并结合在一起，在模板上形成负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管 复合材料，再去掉模板，得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料，使铟锡氧化物和碳 纳米管同时生成，工艺简单。
权利要求
负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法按以下步骤进行一、分别称取硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚，其中硝酸铟氯化锡的摩尔比为10.1～0.125、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为10.1～0.5，并将硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚加入到反应器中，在75℃～85℃的条件下回流20h～28h，得到有机相溶液；二、分别称取间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水，其中间苯二酚甲醛的摩尔比为100 45～55、间苯二酚碳酸钠的摩尔比为1000.08～0.12、间苯二酚水的摩尔比为10015～20，并将间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水加入反应器中混合均匀，再用盐酸调解pH值至1～1.5，搅拌1h～1.5h，得到水相溶液；三、分别称取经步骤一得到的有机相溶液和经步骤二得到的水相溶液，其中有机相溶液水相溶液的体积比为1 0.25～0.5，在搅拌条件下，将有机相溶液滴入到水相溶液中，继续搅拌1h～1.5h，然后静止放置20h～28h，得到前驱体溶液；四、将多孔氧化铝模板浸入到经步骤三得到的前驱体溶液中，静止放置20min～40min后取出，在室温下晾置20h～28h；五、将经步骤四处理后的多孔氧化铝模板放在烧结炉中，在氩气或氮气保护下，升温至800℃～1000℃后保持0.8h～1.5h；六、将经步骤五处理过的多孔氧化铝模板放在浓渡为0.5mol/L～2mol/L的氢氧化钠水溶液中保持6h～24h，然后用去离子水洗涤、干燥后，即得到负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。
2. 根据权利要求1所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中硝酸铟氯化锡的摩尔比为1 :0. 11 0. 12、硝酸铟乙二醇甲醚的摩尔比为1 :0. 15 0. 45。
3. 根据权利要求1或2所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法， 其特征在于步骤一中在78°C 83t:的条件下回流21h 27h。
4. 根据权利要求3所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中间苯二酚甲醛的摩尔比为100 :47 53、间苯二酚碳酸钠的摩尔比为 100 :0. 09 0. 11、间苯二酚水的摩尔比为100 :16 19。
5. 根据权利要求1、2或4所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方 法，其特征在于步骤二中用盐酸调解pH值至1. 1 1. 4，搅拌1. lh 1. 4h。
6. 根据权利要求5所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其特 征在于有机相溶液水相溶液的体积比为1 :0. 3 0. 45。
7. 根据权利要求1、2、4或6所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方 法，其特征在于步骤三中将有机相溶液滴入到水相溶液后，继续搅拌1. lh 1. 4h，然后静 止放置21h 27h。
8. 根据权利要求7所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其特 征在于步骤四中静止放置时间为25min 35min，在室温下晾置时间为21h 27h。
9. 根据权利要求1、2、4、6或8所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备 方法，其特征在于步骤五中升温至850°C 95(TC后保持1. 0h 1. 4h。
10. 根据权利要求7所述的负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，其 特征在于步骤六中在浓渡为0. 6mol/L 1. 8mol/L的氢氧化钠水溶液中保持7h 18h。
全文摘要
负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料的制备方法，它涉及碳纳米管复合材料的制备方法。本发明解决了现有的制备负载纳米铟锡氧化物碳纳米管复合材料的方法工艺复杂的问题。本方法用硝酸铟、氯化锡和乙二醇甲醚制成有机相溶液；用间苯二酚、甲醛、碳酸钠和水制备水相溶液；将有机相溶液滴入水相溶液，得到前驱体溶液；将多孔氧化铝模板浸入到前驱体溶液中，静置；然后烧结，最后用氢氧化钠去掉模板再洗涤、干燥后，即得负载纳米铟锡氧化物的碳纳米管复合材料。本发明工艺简单，可用于氢气敏元件的制备。
文档编号B82B3/00GK101792119SQ20101014201
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月8日 优先权日2010年4月8日
发明者刘利盟, 叶枫, 张海礁 申请人:哈尔滨工业大学