[发明专利]一种镍/碳纳米管和碳层协同优化TiO2的方法及所得产品和应用

说明书

本发明公开了一种镍/碳纳米管和碳层协同优化TiO₂的方法及所得产品和应用，其步骤为：先通过原子层沉积在TiO₂纳米线表面沉积NiO层，得到NiO/TiO₂；然后采用气相沉积法将NiO/TiO₂在乙炔气氛下进行焙烧，得到TiO₂@C‑Ni/CNTs复合材料。本发明所得复合材料为Ni催化的碳纳米管（CNTs）修饰碳包覆TiO₂的分层纳米刷状结构，本发明以TiO₂纳米线为骨架，通过原子层沉积和化学气相沉积法制备TiO₂@C‑Ni/CNTs复合材料，其工艺简单，可精准控制CNTs的数量且有效地解决了CNTs生长大小不一、易于团聚的缺点，具有良好的导电性能、电磁波吸收性能、导热性能，在导热填料、电磁波吸收等领域具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种镍/碳纳米管和碳层协同优化TiO₂的方法，还涉及按照该方法得到的产品以及该产品在电磁波吸收及导热填料领域的应用，属于纳米材料制备和应用技术领域。

背景技术：

目前，随着5G高频通信的迅速兴起，特别是无线电子设备，如笔记本电脑、手机、驾驶导航等无线设备，产生了严重的电磁辐射，可能会危害人体健康和敏感的电子设备，能够消除无线电子设备广泛应用所产生的电磁辐射污染的电磁波吸收材料越来越受到关注。因此，电磁波吸收材料的广泛研究也增强了我们对微波损耗固有机理的认识。在这些研究的基础上，开发出多种性能良好的电磁波吸收材料，可分为介质损耗材料、磁损耗材料、手性材料和超材料等大类。

然而，其中的许多研究过于侧重于强吸收能力，而忽略了其他一些重要的特性，如吸收带宽、涂层厚度或添加剂的密度。此外，面对民用和军事领域对电磁波吸收材料日益增长的需求，材料成本也是必须考虑的一个关键因素。除了特定的吸收性能外，电子设备的低导热性能也是一个至关重要的问题。电子器件的发展趋势是尺寸的小型化、集成化和功率的高强度化。在高速运行时，不可避免地会产生大量的热能。长时间的过热会降低电子设备的使用寿命，甚至导致永久性的损坏。

因此，迫切需要探索价格合理、涂层厚度薄、稳定性好、能在复杂环境下工作的宽频率电磁波吸收器。但纯TiO₂作为电磁波吸收或热管理材料，由于其介电常数普遍较低，无磁性，导热性较差，因此很少被重视。因此，通过合理的结构设计和成分优化，开发一种表现高的电磁波吸收性能、良好的热性能和热可靠性的TiO₂基复合材料，具有非常重要的意义。

发明内容

针对TiO₂在电磁波吸收、导热等方面存在的不足，本发明提供了一种镍/碳纳米管和碳层协同优化TiO₂的方法及所得产品，该方法工艺简单，通过碳层和镍/碳纳米管对TiO₂进行结构优化，所得复合材料结构稳定，具有良好的导电性能、电磁波吸收性能、导热性能，在导热填料、电磁波吸收等领域具有广泛的应用价值。

本发明具体技术方案如下：

一种镍/碳纳米管和碳层协同优化TiO₂的方法，包括以下步骤：

（1）通过原子层沉积在TiO₂纳米线表面沉积NiO层，得到NiO/TiO₂；

（2）将NiO/TiO₂在乙炔气氛下进行焙烧，在TiO₂纳米线表面包覆碳层，同时在碳层包覆的二氧化钛纳米线上形成镍/碳纳米管复合材料，所得最终产品称之为TiO₂@C-Ni/CNTs复合材料。

进一步的，本发明所用的TiO₂纳米线可以采用现有技术中公开的方法进行制备，纳米线的直径一般为60-80 nm。