本發明專利技術公開了一種制備氧化物/碳管復合納米材料的方法，步驟為(1)配制前驅體溶液：將碳源與氧化物前驅體以摩爾比為0-100∶1進行混合；加入催化劑、促進劑，超聲分散；(2)高溫合成反應：在反應氣氛下，將配置的前驅體溶液注入反應器得到氧化物/碳管復合納米材料；本發明專利技術提供了一步注入合成氧化物/碳管復合納米材料的方法，本發明專利技術工藝簡單、產物復合均勻，為化學氣相反應法制備復合材料提供了新的思路，具有極大的普遍性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術是關于合成氧化物/碳管復合納米材料的方法，特別涉及一種新型的一步注入合成氧化物/碳管復合納米材料的方法。
技術介紹
本氧化物/碳管復合納米材料是由氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(SiO)、氧化錳(MnO2)、 氧化鎳(NiO)、氧化錫(SnO2)等功能氧化物與碳管(CNT)復合而成的納米材料。CNT是一種具有穩定化學性能、良好力學、電學、光學、磁學性能和獨特吸附性能的一維納米材料。將氧化物與CNT復合后可增強氧化物的電學、力學、機械、催化、光電轉換等性能，廣泛地應用于能源、醫藥、傳感、化工等領域。例如，TiO2是一種η型半導體，在紫外光的照射下，價帶電子能被激發到導帶形成光生電子-空穴對，進而跟表面吸附的水或空氣反應生成活性自由基，活性自由基有較強的氧化還原反應活性，廣泛應用于污水凈化、 空氣凈化、自清潔材料等方面。由于TW2只能利用占太陽光譜4%的紫外光，并且光生電子-空穴重合率高，重合后無法形成活性自由基，導致光催化性能不突出，嚴重影響了 T^2 光催化劑的實際應用。CNT的加入有利于抑制T^2光生電子-空穴對的復合，并充當光敏劑使TiA具有可見光活性。此外，CNT還具有很大的比表面積，也有利于促進光催化反應。 TiO2和CNT之間的協同作用大幅的提高了 TiA的光催化活性。總之，制備氧化物/碳管復合納米材料是當前研究的熱點。合成氧化物/碳管復合納米材料的方法主要包括混合法、溶膠-凝膠法、化學氣相法、水熱法、溶劑熱法、電紡法、電鍍法等。目前，各類方法在合成氧化物/碳管復合納米材料中存在的問題包括制備和后續處理過程繁瑣、參數可控性差、組分易團聚等缺點。其中，化學氣相法(CVD)由于沉積速率快、可制備連續均勻的復合材料，得到廣泛關注。CVD法合成氧化物/碳管復合納米材料存在的問題是工藝較復雜，CNT和氧化物的合成與復合是通過多個CVD反應來實現；等離子、激光、微波等輔助手段的引入CVD后，雖然在一定程度優化了產物卻增加了成本，讓工藝更繁瑣了。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種一步注入合成氧化物/碳管復合納米材料的方法，是將反應前驅體配液注入反應器，配液在載氣的帶動下進入預定溫區合成出氧化物/碳管復合納米材料，其工藝簡單、產物復合均勻。本專利技術通過如下兩種方法中任意一種予以實現方法一(1)配制前驅體溶液將碳源與氧化物前驅體以摩爾比為0-100 1進行混合；以二茂鐵、草酸鎳、醋酸鐵或者氯化鐵作為催化劑，按質量百分比為0. 01-5%加入上述混合溶液；以水、二氧化碳、3噻吩、醋酸鉬或者其中任意兩種或多種混合作為促進劑，按質量百分比為0.01-5%加入其中，超聲分散30分鐘；所述碳源為含碳的有機物乙醇、丙酮、乙醚或者甲苯其任意兩種或多種混合；所述氧化物的前驅體是指在化學氣相反應中形成相應氧化物的前驅體，如形成氧化鈦的前驅體異丙醇鈦、鈦酸丁酯、乙酰丙酮鈦、四氯化鈦、四氟化鈦；形成二氧化錫的前驅體二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；形成二氧化錳的前驅體二茂錳、醋酸錳、 乙酰丙酮錳；形成氧化鋅的前驅體乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、硬酯酸鋅；(2)高溫合成反應在氬氣氣氛保護下，將反應器升溫至預定溫度600-1200°C后保溫；保溫的同時向反應器通入100-2000sCCm的氫氣、氬氣、氦氣或者氮氣其中任意兩種或多種混合作為反應氣；將步驟(1)中配置的前驅體溶液以2 50ml/h的速率注入反應器，經過反應得到氧化物/碳管復合納米材料；方法二(1)配制前驅體溶液稱取一定量的氧化物前驅體溶液，以二茂鐵、草酸鎳、醋酸鐵或者氯化鐵作為催化劑，按質量百分比為0.01-5%加入上述溶液；以水、二氧化碳、噻吩、醋酸鉬或者其中任意兩種或多種混合作為促進劑，按質量百分比為0. 01-5%加入其中，超聲分散30分鐘；所述氧化物的前驅體是指在化學氣相反應中形成相應氧化物的前驅體，如形成氧化鈦的前驅體異丙醇鈦、鈦酸丁酯、乙酰丙酮鈦、四氯化鈦、四氟化鈦；形成二氧化錫的前驅體二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；形成二氧化錳的前驅體二茂錳、醋酸錳、 乙酰丙酮錳；形成氧化鋅的前驅體乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、硬酯酸鋅；(2)高溫合成反應在氬氣氣氛保護下，將反應器升溫至預定溫度600-1200°C后保溫。保溫的同時向反應器通入100-2000sCCm的氫氣、氬氣、氦氣或者氮氣其中任意兩種或多種混合作為反應氣，同時向反應器通入lOO-lOOOsccm的甲烷、乙炔或者乙烯其中任意兩種或多種混合作為碳源；將步驟(1)中配置的前驅體溶液以2 50ml/h的速率注入反應器，經過反應得到氧化物/碳管復合納米材料。本專利技術的有益效果是，CVD法一步合成氧化物/碳管復合納米材料。它具備了工藝流程簡單、產物復合均勻等優點，為CVD法制備復合材料提供了新的思路，具有極大的普遍性。該方法涉及將前驅體、催化劑、促進劑等同時輸入到反應器的氣流中，同時合成氧化物和CNT，并在氣相中實現兩者納米級別的均一復合。此外，通過控制爐溫、載氣種類、載氣速率、注入點溫度、碳源種類、氧化物前驅體種類等反應條件，能制備出多種復合結構的氧化物/碳管復合納米材料。本專利技術基于CVD，然而一步注入前驅體合成氧化物/碳管復合納米材料的方法尚未見諸報道。附圖說明圖1是實施例1制備的TiA/CNT復合納米材料透射電子顯微鏡圖；圖2是實施例2制備的TiA/CNT復合納米材料透射電子顯微鏡圖；圖3是實施例5制備的Sn02/CNT復合納米材料透射電子顯微鏡圖；圖4是實施例6制備的TiA/CNT復合納米材料透射電子顯微鏡圖。具體實施例方式實施例1(1)稱量12g乙醇、8. 85g鈦酸丁酯、0. 5g 二茂鐵和0. Ig噻吩，混合后超聲分散30 分鐘。(2)在Ar氣氛保護下，將反應器升溫至1000°C后保溫。向反應器通入Ar和H2的混合氣體，Ar的流速為1000sCCm，H2的流速為1269sCCm。將(1)中配制的反應液以l^iil/ h的速率注入反應器，得到Ti02/CNT復合納米材料。實施例2(1)稱量12g乙醇、3. 5g鈦酸丁酯、0. 5g 二茂鐵和0. Ig噻吩，混合后超聲分散30 分鐘。(2)在Ar保護下，將反應器升溫至1200°C后保溫。以700sCCm速率向反應器通入 H20將(1)配制的反應液以10ml/h的速率注入到反應器中，得到Ti02/CNT復合納米材料。實施例3(1)稱量16g丙酮、6g異丙醇鈦、0. 5g草酸鎳和0. Ig醋酸鉬，混合后超聲分散30 分鐘。(2)在Ar保護下，將反應器升溫至1200°C后保溫。以700sCCm速率向反應器通入 N20將(1)配制的反應液以10ml/h的速率注入到反應器中，得到Ti02/CNT復合納米材料。實施例4(1)稱量IOg甲苯、8g乙酰丙酮錳、0. 5g草酸鎳和0. Ig醋酸鉬，混合后超聲分散 30分鐘。(2)在Ar保護下，將反應器升溫至1200°C后保溫。以700sCCm速率向反應器通入 N20將(1)配制的反應液以10ml/h的速率注入到反應器中得到Mn02/CNT復合納米材料。實施例5(1)稱量12g乙醇、5g 二月桂酸二丁基錫、0.3g 二茂鐵，0.05g噻吩超聲分散30分鐘。(2)在A本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種制備氧化物／碳管復合納米材料的方法，其特征在于，具有如下步驟：（１）配制前驅體溶液將碳源與氧化物前驅體以摩爾比為０－１００∶１進行混合；以二茂鐵、草酸鎳、醋酸鐵或者氯化鐵作為催化劑，按質量百分比為０．０１－５％加入上述混合溶液；以水、二氧化碳、噻吩、醋酸鉬或者其中任意兩種或多種混合作為促進劑，按質量百分比為０．０１－５％加入其中，超聲分散３０分鐘；所述碳源為含碳的有機物：乙醇、丙酮、乙醚或者甲苯其任意兩種或多種混合；所述氧化物前驅體是指在化學氣相反應中形成相應氧化物的前驅體，如形成氧化鈦的前驅體：異丙醇鈦、鈦酸丁酯、乙酰丙酮鈦、四氯化鈦、四氟化鈦；形成二氧化錫的前驅體：二月桂酸二丁基錫、四氯化錫、二氯亞錫；形成二氧化錳的前驅體：二茂錳、醋酸錳、乙酰丙酮錳；形成氧化鋅的前驅體：乙酰丙酮鋅、二乙基鋅、二甲基鋅、乙酸鋅二水合物、硬酯酸鋅；（２）高溫合成反應在氬氣氣氛保護下，將反應器升溫至預定溫度６００－１２００℃后保溫；保溫的同時向反應器通入１００－２０００ｓｃｃｍ的氫氣、氬氣、氦氣或者氮氣其中任意兩種或多種混合作為反應氣；將步驟（１）中配置的前驅體溶液以２～５０ｍｌ／ｈ的速率注入反應器，經過反應得到氧化物／碳管復合納米材料。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：侯峰，彭睿，趙莎，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：12
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