纳米CuO粒子填充多壁碳纳米管复合材料的制备与表征.pdf

第41卷第3期应用化工Vo1．41No．3
2012年3月AppliedChemicalIndustryMar．2O12

纳米CuO粒子填充多壁碳纳米管复合材料的
制备与表征

张岩，薛健。

(1．滨州学院化工技术研究中心，LU东滨州256603；2．滨化集团股份有限公司，the,滨州256603)

摘要：采用超声辅助的混酸处理方法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化改性，用湿化学方法制备了填充CuP
的MWCNTs复合材料(CuP@MWCNTs)。考察_rMWCNTs直径、Cu(NO)溶液浓度及煅烧温度对CuP填充形貌
的影响。借助F1'IR、TEM、HRTEM、XRD测试于段对酸化MWCNTs(AMWCNTs)、CuP@MWCNTs进行了表征与分
析。结果表明，直径40～60nm的MWCNTs，在Cu(NO)：浓度0．2mol／L和600℃条件下，可得到CuP粒子均匀
紧致分布的CuP@MWCNTs，CuO粒子粒径分布在10—15nm。
关键词：氧化铜；填充碳纳米管；湿化学法；纳米复合材料
中图分类号：TQ131．21；TB331；TB383文献标识码：A文章编号：1671—3206(2012)O3—0476—04

PreparationandcharacterizationofCuOnanoparticle-filling

carbonnanotubecomposite

ZHANGlean．XUEJi0n
(1．ResearchCenterforChemicalEngineeringTechnology，BinzhouUniversity，Binzhou256603，China；
2．BefarGroupCo．，Ltd．，Binzhou256603，China)

Abstract：Ultrasonicwasusedforthemixed—acidictreatmentofmultiwallcarbonnanotubes，andCuP—
fillingcarbonnanotubecomposite(CuP@MWCNTs)wassynthesizedbywetchemicalmethod．Theeffects
ofMWCNTsdiameter，Cu(NO3)2solutionconcentrationandcalciningtemperatureonthefillingmorphol—
ogywereinvestigated．AcidMWCNTs(AMWCNTs)andCuP@MWCNTswerecharacterizedbyFTIR，
TEM，HRTEM，XRD．TheresultsshowedthatCuP@MWCNTswithCuPparticlesuniformlycompactdis-
tributioncanbeobtainedattheCu(NO3)2solutionconcentrationof0．2mo1．／Landthetemperatureof
600cICforthediameterof40～60nmcarbonnanotube．particlesizewas10～15nm．
Keywords：copperoxide；fillingcarbonnanotube；wetchemicalmethod；nanocomposite

1991年日本NEC公司的饭岛(1ijima)博士在高何有效的将相对高表面张力金属氧化物填充在碳纳
分辨隧道电子显微镜(HRTEM)观察氢气直流电弧米管内仍是一个极具挑战的难题。
放电后的阴极碳棒时首次发现了碳纳米管⋯。由碳纳米管的管内填充方法可分为两大类：碳纳
于碳纳米管具有接近理想的纳米尺度一维中空结米管的制备与填充过程分步完成的两步法和同步完
构，化学家预言，开口的碳纳米管管腔可成为虹吸成的一步法¨。两步法主要有毛细管填充法和湿
管、纳米反应器、吸附剂、催化剂载体等4。。外来物化学法等；一步法主要有电弧放电法、熔盐电解法及
质如金属及其氧化物、碳化物填充在碳纳米管中，可热解金属有机物法等。本研究采用湿化学方法，考
以大大改变碳纳米管的电磁性能、传导性能及力学察了MWCNTs直径、Cu(NO)溶液及煅烧温度对
性能等，因而碳纳米管的管内填充受到广泛关注，已CuO填充形貌的影响，在Cu(NO)浓度0．2mol／L
成为一个新的研究领域。和温度600℃条件下获得了CuP粒子均匀分布的
目前国内外关于在碳纳米管填充金属及金属氧
CuO@MWCNTs复合材料，并对其进行了表征，初步
化物纳米颗粒的报道很多，而一些相对高表面
探讨了CuP填充MWCNTs的形成机理。
张力的金属氧化物(大于碳纳米管的表面张力，即
大于200mN／m，如CuO、Fe、Fe2O等)很难填充碳