[发明专利]一种多壁碳纳米管镀镍包覆的方法

说明书

技术领域

本发明属于用金属材料对材料的镀覆领域，具体为一种在多壁碳纳米管上镀镍包覆的方法。

背景技术

碳纳米管是1991年才被发现的一种碳结构，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状纤维，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。根据纳米管管壁中碳原子层的数目被分为单壁和多壁碳纳米管。多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes,MWNTs）含有多层石墨烯片，其层数从2-50不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距相当。多壁管在形成的时候层与层之间容易成为陷阱中心二捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷，具有和单壁碳纳米管不同的表面性能。

多壁碳纳米管具有接近完美的结构，其平均杨氏模量高达1.8TPa，平均弯曲强度高达14.2GPa，拉伸强度是钢的100倍而密度是钢的1/6，是一种性能优良的复合材料增强相，自被首次制造发现以来即被全世界关注，被广泛应用于材料、微电子、催化剂、医学、生物技术和航空航天领域。由于其优异的力学性能，被运用于复合材料中起增强作用，如添加至橡胶、塑料薄膜、低熔点金属复合材料中起增韧作用。但由于其耐高温性（在空气中的烧蚀温度为500℃）、流动性较差，这些缺陷使其在热喷涂领域的应用严重受限。

因此，有必要提出有效的MWNTs处理方法，以提高MWNTs的耐高温性能及流动性。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种多壁碳纳米管镀镍包覆的方法。

本发明另一目的是提出用所述方法制得的镀镍包覆的多壁碳纳米管。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种多壁碳纳米管镀镍包覆的方法，包括步骤：

1）将多壁碳纳米管置于含Sn²⁺的酸性溶液中敏化；

2）在含Pd²⁺的酸性溶液中活化；

3)在含有还原剂和镍盐的化学镀液中镀镍。

其中，所述步骤1）还包括将多壁碳纳米管超声分散的步骤，然后在含Sn²⁺和12~20g/L的盐酸溶液中敏化，敏化后过滤并用去离子水冲洗。敏化后的MWNTs表面经过冲洗，可得到水解生成物Sn(OH)Cl与Sn(OH)₂，然后聚合生成微溶于水的凝胶状物质Sn₂(OH)₃Cl。这些水解产物及其聚合物沉积在MWNTs表面，形成一层厚度达到几纳米到几百纳米厚的类似于凝胶的物质。这些胶状物依附在MWNTs表面，可以吸附大量的镍离子，起到发生器的作用。

其中，所述步骤1）中的含Sn²⁺的酸性溶液为含有16~18g/L的SnCl₂和12~15g/L的盐酸的溶液，所述敏化的时间为25~35min。

其中，所述步骤2）是在含0.4~0.8g/L的PdCl₂和12~15g/L的盐酸溶液中活化，活化的时间为25~35min，活化后用去离子水清洗。活化液中的Pd²⁺扩散进入凝胶状物质Sn₂(OH)₃Cl中，并与其中的Sn²⁺发生反应，生成Pd原子并以颗粒状沉积在陶瓷涂层表面。相当于在MWNTs表面附着了一层薄薄的催化剂薄膜，这层薄膜在镀镍开始时起到引发化学镀镍反应的作用。

其中，所述步骤3)是在含有表面活性剂、络合剂、还原剂和NiSO₄的化学镀液中镀镍，镀镍后用去离子水清洗和干燥；所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠中的一种，表面活性剂的含量为1.3~1.7g/L，所述络合剂为柠檬酸钠、EDTA二钠盐或三乙醇胺中的一种，络合剂含量为50~80g/L。表面活性剂作为一种阴离子表面活性剂，能在化学镀过程中加速离子运动，从而提高化学镀速度；络合剂的作用是防止生成碱式镍盐沉淀所导致的镀层缺陷，为了得到更加致密的镀层，必须添加适量络合剂。