[发明专利]一种磁性掺杂碳纳米管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性掺杂碳纳米管，它是由下述重量份的原料组成的：四水氯化亚铁24‑30、六水三氯化铁16‑20、碳纳米管10‑12、异噻唑啉酮0.5‑1、十二烷基硫醇2‑4、1,6‑己二醇二丙烯酸酯4‑6、聚甲基氢硅氧烷3‑5、铂催化剂0.01‑0.02、聚丙烯酸钠1‑2、10‑13％的氨水20‑30。本发明采用聚合物掺杂磁性粒子对碳纳米管进行掺杂改性，通过吸附效果，得到稳定掺杂的碳纳米管，从而得到了磁性、导电稳定性的成品材料。

技术领域

本发明属于碳纳米管领域，具体涉及一种磁性掺杂碳纳米管及其制备方法。

背景技术

碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景；

碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa, 是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5 倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料,可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善；

然而，随着复合材料的不断发展，碳纳米管的使用范围也受到了不小的限制，因此，为了进一步扩大其使用范围，赋予其新的性能是目前研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁性掺杂碳纳米管，它是由下述重量份的原料组成的：

四水氯化亚铁24-30、六水三氯化铁16-20、碳纳米管10-12、异噻唑啉酮0.5-1、十二烷基硫醇2-4、1,6-己二醇二丙烯酸酯4-6、聚甲基氢硅氧烷3-5、铂催化剂0.01-0.02、聚丙烯酸钠1-2、10-13％的氨水20-30。

一种磁性掺杂碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

(1)取异噻唑啉酮，加入到其重量17-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇溶液；

(2)取四水氯化亚铁、六水三氯化铁混合，加入到混合料重量 30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述醇溶液混合，搅拌均匀，滴加上述10-13％的氨水，搅拌反应3-5小时，加入聚丙烯酸钠，搅拌均匀，得磁性溶液；

(3)取碳纳米管，加入到其重量20-30倍的、96-98％的硫酸溶液中，超声2-3小时，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与聚甲基氢硅氧烷混合，加入到混合料重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，得烷基碳纳米管溶液；

(4)取1,6-己二醇二丙烯酸酯、十二烷基硫醇混合，加入到上述烷基碳纳米管溶液中，搅拌均匀，升高温度为110-120℃，加入铂催化剂，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得改性碳纳米管溶液；

(5)取上述磁性溶液、改性碳纳米管溶液混合，搅拌均匀，升高温度为50-55℃，超声1-2小时，抽滤，将滤饼水洗，真空50-55℃下干燥1-2小时，冷却至常温，即得所述磁性掺杂碳纳米管。

本发明的优点：