本發(fā)明專利技術(shù)涉及負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)中的富勒烯納微米材料是指富勒烯分子通過共價(jià)鍵，離子鍵或范德華力相互連接成的富勒烯納微米纖維，納微米顆粒，納微米晶片等各種形貌的富勒烯類納微米材料。本發(fā)明專利技術(shù)技術(shù)稱為超臨界流體負(fù)載技術(shù)，通過控制盛有富勒烯納微米材料及金屬或金屬前驅(qū)體的反應(yīng)釜內(nèi)氣體或液體的溫度及壓強(qiáng)，而使其達(dá)超臨界狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載。該方法適用范圍廣，負(fù)載量高，重復(fù)率高，可用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，其產(chǎn)品負(fù)載有金屬的富勒烯納微米材料可應(yīng)用于燃料電池電極、催化劑或催化劑載體、低維半導(dǎo)體、功能高分子復(fù)合材料等領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及富勒烯類納微米材料改性領(lǐng)域，特別是涉及負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法。
技術(shù)介紹
低維納微米碳素材料是研究電子傳輸行為、光學(xué)特性和力學(xué)性能等物理性質(zhì)的尺寸和緯度效應(yīng)的理想體系，將在構(gòu)筑納微米電子和光電子器件等集成線路和功能性元件的進(jìn)程中充當(dāng)重要角色，成為當(dāng)前納微米材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)。自1985年Kroto等發(fā)現(xiàn)富勒烯C6tl以來，由于其高度的對(duì)稱性、球形離域的π電子共軛體系，使得富勒烯具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。富勒烯的奇異光物理、導(dǎo)電性、光導(dǎo)性 和光限行為已引起科學(xué)家們的極大興趣，經(jīng)過二十多年的研究，已興起有機(jī)富勒烯化學(xué)、富勒烯超分子化學(xué)、金屬富勒烯包合物、富勒烯藥物化學(xué)、富勒烯光電磁學(xué)等新的學(xué)科，并且還在不斷的發(fā)展。Prato 等(V. Georgakilas, V. F. Pellarini, M. Prato, D. M. Guldi, M. Melle-Francoand F. Zerbetto, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. ,2002,99 :5075)首次報(bào)道了一種離子化的含卟啉單元的C6tl的衍生物可以形成納米管，并認(rèn)為這是由于富勒烯以及卟啉的JI-Ji相互作用，通過自組裝以及靜電作用所致。中國專利CN 1195103 ；CN 1215973公開了利用電化學(xué)方法使富勒烯的聚集體電泳到多孔模板的納米空洞中，從而形成有序的納微米管和納微米晶須的方法。中國專利CN 1267342C公開了由模板控制自由基聚合得到的C6tl分子間共價(jià)鍵連接的C6tl —維聚合體納米管，其自由基聚合是將吸附有單體C6tl分子的模板在惰性氣體保護(hù)下于400-550°C維持2-4小時(shí)，I千瓦紫外光照O. 5-1小時(shí)。日本特開專利2005-254393A，2006-124266A在室溫附近C6tl的飽和有機(jī)溶液和異丙醇的液-液界面析出法成功制備了具有單晶結(jié)構(gòu)的富勒烯C6tl的納微米晶須和納微米管。中國專利CN 101148256對(duì)液-液界面析出法進(jìn)行了進(jìn)一步的開發(fā)，使其重復(fù)性大大提高，已可用于大規(guī)模生產(chǎn)。同時(shí)，海內(nèi)外優(yōu)秀相關(guān)論文層出不窮，如Liu等(M. G. Yao, B. M. Andersson,P. Stenmark, B. Sundqvist, B. B. Liu, T. ffagberg, Carbon, 2009,47 :1181)用簡單的蒸發(fā)法通過使用不同的溶劑，不同的蒸發(fā)溫度制備出不同維度的富勒烯納微米材料，Jeong等(J. Y. Jeong, ff. S. Kim, S. I. Park, T. S. Yoon, and B. H. Chung, J. Phys. Chem. C, 2010,114 12976)通過向C6tl-甲苯溶液中加入反溶劑使富勒烯結(jié)晶析出，制備了不同形貌的富勒烯納微米材料等。Miyazawa 等(K. Miyazawa, C. Ringor, Mater. Lett. , 2008,62 :410)，通過液-液界面析出法，在C6tl-吡啶的飽和溶液和異丙醇體系出制備出富勒烯納微米管，并利用其中空結(jié)構(gòu)在毛細(xì)管作用下將四氯化鉬的異丙醇溶液吸附到納微米管內(nèi)，從而制得負(fù)載金屬Pt的富勒烯 C60 納微米管。同年，Miyazawa 等(M. Sathish, K. Miyazawa, T. Sasaki, DiamondRelat. Mater.，2008，17 :571)通過將含有Ni的異丙醇溶液添加入C6tl-苯飽和溶液的方法制備出了負(fù)載有金屬Ni的富勒烯C60纖維。次年，Sathish等(M. Sathish, K. Miyazawa,T. Sasaki, J Solid State Electrochem. , 2008,12 :835)使用同樣的方法,制備了負(fù)載有金屬Ce的富勒烯納微米纖維,并推測其可用于催化。2009年，Wakahara等(T. Wakahara,M. Sathish, K. Miyazawa, et al, J. Am. Chem. Soc. , 2009,131 :9940)使用二茂鐵作為金屬前驅(qū)體，成功制備了負(fù)載有金屬Fe的富勒烯C6tl納微米晶片。但是，上述負(fù)載金屬的方法存在如下缺點(diǎn)1)毛細(xì)管吸附法僅限用于富勒烯納微米管；2)由于富勒烯微納米材料和金屬材料的表面張力大，所以，利用液-液界面法直接負(fù)載金屬時(shí)金屬負(fù)載量低，而且該方法僅能適用于少量的金屬及其化合物、重復(fù)率低。近年來，超臨界流體由于性質(zhì)特殊，具有粘度低，表面張力小，分散性好等特點(diǎn)，可作為反應(yīng)介質(zhì)，而得到人們的廣泛關(guān)注，目前已應(yīng)用于納米復(fù)合材料的制備等領(lǐng)域。而所謂超臨界流體，指的是溫度和壓強(qiáng)處于物質(zhì)的臨界點(diǎn)以上的流體。純凈的物質(zhì)隨著溫度和壓力的不同會(huì)呈現(xiàn)出固體、液體、氣體的狀態(tài)變化，到達(dá)某個(gè)特定的溫度、壓力時(shí)，液體與氣體界面會(huì)消失。這個(gè)特定的壓力和溫度被稱為臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn)的附近，流體的溶解度、密度、介電常數(shù)、粘度等物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生劇烈的變化。超臨界流體具有液體和氣體綜合的優(yōu)勢，體 系十分多樣，如超臨界水，超臨界甲醇，超臨界二氧化碳等。一些研究已經(jīng)開始使用超臨界流體技術(shù)制備碳納米管復(fù)合材料。如Liu等(Z. Sun, Z.Liu，B. Han, et. al, Adv. Mater.，2005，17 (7) :928)采用超臨界水等作為反應(yīng)介質(zhì)，以無機(jī)鹽作為金屬前驅(qū)體，將金屬負(fù)載到碳納米管上，制備的產(chǎn)品可用于催化劑，傳感器和納米電子兀件等。Lin 等(Y Lin, X Cui, C Yen, et. al, The J. Phys. Chem. B, 2005,109(30) :14410)用有機(jī)金屬化合物作為前驅(qū)體,超臨界二氧化碳作為介質(zhì),氫氣作為還原劑將Pt等金屬負(fù)載到碳納米管上。針對(duì)目前國內(nèi)外富勒烯納微米材料負(fù)載金屬存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，研究專利技術(shù)一種簡單易行、重復(fù)性好、適合大量制備負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法迫在眉睫。富勒烯納微米材料，作為新一代碳素材料，其電學(xué)，光學(xué)，量子學(xué)，熱學(xué)性質(zhì)獨(dú)特，如果將超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于富勒烯納微米材料的改性上，必將給富勒烯科學(xué)帶來嶄新的一頁。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的局限性和缺點(diǎn)，經(jīng)專利技術(shù)人長期從事C6q的開發(fā)研究及市場需求調(diào)研，開發(fā)提供一種簡單易行、重復(fù)性好、適合大量制備負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法。本專利技術(shù)提供的負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法，包括如下步驟I)制備富勒烯納微米材料2)將所需負(fù)載的金屬或金屬前驅(qū)體分散于適量適當(dāng)溶劑中3)將步驟I)制備的富勒烯納微米材料與步驟2)配制的溶液一并置入反應(yīng)釜中，通入氣體，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度，壓強(qiáng)使反應(yīng)釜內(nèi)液體或氣體達(dá)超臨界狀態(tài)4)保溫保壓，待金屬或金屬前驅(qū)體負(fù)載于富勒烯納微米材料后，方可取出按照本專利技術(shù)提供的負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料的制備方法中，所述富勒烯為C60、C70 (C60, C70 純度為 98-99. 9% ), C60/C70 混合物及其衍生物(如 C60 )和含有少量高碳數(shù)富勒烯(如c82，C84, C100, C110......C540)。所述富勒烯納微米材料是上述富勒烯單體通過共價(jià)鍵本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
超臨界流體技術(shù)制備負(fù)載金屬富勒烯納微米材料，包括下列步驟：1)將所需負(fù)載的金屬或金屬前驅(qū)體分散溶解于適量溶劑中；2)將富勒烯納微米材料與步驟1)中配制的溶液一并置入反應(yīng)釜中，通入氣體，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度，壓強(qiáng)使反應(yīng)釜內(nèi)液體或氣體達(dá)超臨界狀態(tài)；3)保溫保壓，待金屬或金屬前驅(qū)體負(fù)載于富勒烯納微米材料后取出負(fù)載金屬的富勒烯納微米材料。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樸光哲，王冰哲，姬敏，牛娜娜，趙健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：青島科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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