一种具有超材料性能的碳纳米管/聚吡咯纳米粒子的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有超材料性能的碳纳米管/聚吡咯纳米粒子的制备方法，超材料是由周期性或非周期性人造微结构排列而成的人工复合材料，超材料是一类新的人造材料，具有特殊的结构，能显示出负的介电常数和磁导率。超材料至今都集中在复杂的几何形状的设计。本发明制备的碳纳米管/聚吡咯纳米粒子的介电常数在1MHz‑1GHz范围内介电常数ε为‑3.0×10⁵~400，磁导率μ为1~‑0.06，现在尚没有直接制备的高分子复合材料具有超材料性能的报道。本发明通过材料合成的方法制备出超材料，有助于扩大超材料在隐身、微型天线和电子元器件等领域的应用。本发明制备的碳纳米管/聚吡咯纳米粒子呈粉末状，粒径均匀。本发明可用于制备纳米复合电磁超材料。

主权项

一种具有超材料性能的碳纳米管/聚吡咯纳米粒子的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（１）制备分散液A：称量质子酸0.1mol，氧化剂0.04mol和多壁碳纳米管，加入到400ml水中；超声分散60min，控制超声功率400W，使氧化剂、质子酸和多壁碳纳米管充分分散在水中，得到分散液Ａ；多壁碳纳米管的添加量为吡咯质量的20%~50%；（２）制备分散液B：在80ml水中分散0.1mol吡咯（Py），得到吡咯分散液，Py分散液在冰水混合物中超声分散，得到分散液Ｂ；控制超声时间为60min，超声功率为400W；（３）制备碳纳米管/聚吡咯纳米粒子：将步骤（１）得到的分散液A置于结晶皿盛放的冰水混合物中，将结晶皿放置于以500‑1500r/min的速度搅拌的磁力搅拌器上搅拌；待分散液Ａ温度低于10℃时，在搅拌的同时，滴加步骤（２）得到的分散液B，控制80ml分散液Ｂ滴加时间为0.1‑10min；此反应中质子酸、氧化剂与吡咯的摩尔比为5:2:5，反应需在冰水浴中进行1‑2h，反应后静置12‑36h；（４）抽滤、干燥：步骤（３）得到的将静置后的反应液在砂芯漏斗中抽滤，经去离子水和乙醇洗涤至上层清液无色透明，可得到碳纳米管掺杂后的聚吡咯（PPy），在70℃鼓风干燥箱中干燥8小时，得到碳纳米管/聚吡咯纳米粒子。