[发明专利]一种镍-碳纳米管复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镍‑碳纳米管复合材料，该复合材料包括基底和由该基底上生长的直碳纳米管；所述复合材料的外貌为花状，镍单质颗粒填充在所述直碳纳米管内。本发明的复合材料中，碳纳米管的石墨化程度高、结晶度高且沿直线、均匀生长在基底表面，所形成的球形花状复合材料颗粒分散性良好且饱和磁化强度更高，在吸附材料、吸波材料等方面有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种镍-碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管具有独特的结构和优异的理化性能，在碳纳米管中填充磁性材料，可使其在磁记录材料、吸波材料、电磁屏蔽材料、噪声滤波器、定向集热治疗肿瘤和定向给药等方面得到更广泛的应用。

由简单的低级微观结构(如纳米颗粒、纳米棒/管、纳米片等)构建成复杂的高级微观结构，不仅能保持低级微观结构的基本属性，而且还可能带来新的物理化学性质。

CN102303126A公开了一种花状镍-碳纳米管磁性复合材料的制备方法，将镍化合物分散在有机介质中，然后用原位热解法制备其复合材料。尽管该文献的方法简单，但其制得的碳纳米管呈弯曲状、质量还不理想，并且容易生成副产物，这些不足会限制其产品在高端领域的应用。

发明内容

本发明的主要目的是用廉价的重油制备高质量的碳纳米管，特别是利用极劣质的高硫重油来制备高质量的碳纳米管。

具体而言，本发明包括以下内容。

1.一种镍-碳纳米管复合材料，其特征在于，所述复合材料包括基底和由该基底上生长的直碳纳米管；所述复合材料的外貌为花状，镍单质颗粒填充在所述直碳纳米管内。

2.按照1所述的复合材料，其特征在于，所述镍单质颗粒填充在所述直碳纳米管的顶端。

3.按照前述任一的复合材料，其特征在于，所述基底由花状镍铝水滑石生成，比如由花状镍铝水滑石在高温下转化而成。

4.按照前述任一的复合材料，其特征在于，所述直碳纳米管为多壁碳纳米管。

5.按照前述任一的复合材料，其特征在于，所述复合材料中，碳的质量分数为70％～90％，优选为75％～85％。

6.按照前述任一的复合材料，其特征在于，所述复合材料的磁饱和强度≥3emu/g，优选≥4emu/g。

7.一种镍-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，以氢气与惰性气体的混合气为载气，以花状镍铝水滑石为催化剂前驱体，以重油为碳源，采用气相沉积法制备所述的复合材料。

8.按照7所述的方法，其特征在于，包括：

(1)将花状镍铝水滑石和重油分别置于气相沉积炉的高温区和低温区；

(2)载气由放置重油的低温区吹向放置花状镍铝水滑石的高温区，在高温区进行气相沉积；

(3)沉积结束后，停止(2)中所述方向上的吹气，在气氛保护下降至室温。

9.按照7或8所述的方法，其特征在于，所述高温区的温度为950℃～1050℃，所述低温区的温度为550℃～650℃。

10.按照7～9任一所述的方法，其特征在于，花状镍铝水滑石与重油的质量比为3～6：20～50。

11.按照7～10任一所述的方法，其特征在于，气相沉积的时间为0.5h～1h。

12.按照7～11任一所述的方法，其特征在于，所述花状镍铝水滑石由以下方法制得：将硝酸镍、硝酸铝、六亚甲基四胺和氟化铵加入到水中，经水热反应后，即得所述的花状镍铝水滑石。