一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备

摘要

一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备，涉及一种纳米复合材料的制备方法。本发明是要解决现有碳纳米纤维表面积小，在应用中与溶液接触面积有限的问题。本发明制备方法如下：一、静电纺丝法；二、水热合成法。一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料具有表面积大和电导性能优良等特点。本发明主要用于制备一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料。

主权项

一种氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：一． 静电纺丝法1) 将1g聚丙烯腈粉末溶解于10mL二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为100℃~150℃的条件下加热搅拌1h~2h，得到静电纺丝的溶液；将该溶液转移到10mL的注射器中，再将注射器固定在注射泵上，控制静电纺丝电压为10KV~20KV，接收装置到纺丝针头的距离为5cm~15cm，溶液流速为1mL/h~2mL/h，于静电纺丝装置中进行静电纺丝得到聚丙烯腈纤维；2) 将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以1℃/min的速度升温到250℃~300℃，保温1h~1.5h进行稳定化处理；3) 碳化过程在石英管式炉中进行，将步骤2）稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于炉管中央，在氩气保护下从室温以3℃/min~8℃/min的速度升温到700℃~1000℃，并在温度700℃~1000℃的条件下保温60min~120min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一1）中所述的氩气的流速为380sccm~400sccm；4) 将步骤3）得到的碳纳米纤维切割成面积为1cm²~2cm²的片，然后将切割好的碳纳米纤维固定到干净的玻璃上，再按每平方厘米有50μL~100μL的使用量，利用加样枪将氧化锌种子层溶液滴加到玻璃上的碳纳米纤维上，再置于温度为200℃~300℃的条件下保温60min~90min，得到预制有氧化锌种子层的碳纳米纤维；步骤一4）中所述的氧化锌种子层溶液是按以下步骤制备的：将醋酸锌溶于甲醇中，然后以300r/min~500r/min的转速磁力搅拌3min~5min，得到氧化锌种子层溶液，其中所述的氧化锌种子层溶液中醋酸锌的浓度为0.005mol/L~0.05mol/L；二．水热合成法1) 将硝酸锌、六亚甲基四胺和聚乙烯亚胺溶于去离子水中，加入氨水后以300r/min~500 r/min的转速磁力搅拌3min~5 min，得到水热反应溶液：步骤二1）所述的水热反应溶液中硝酸锌的浓度为0.01mol/L~0.1 mol/L；六亚甲基四胺的浓度为0.01mol/L~0.1 mol/L；聚乙烯亚胺的浓度为0.001mol/L~0.005 mol/L；氨水的浓度为0.1mol/L~1 mol/L；2) 将步骤二1）得到的水热反应溶液倒入反应釜中，然后将步骤一4）预制有氧化锌种子层的碳纳米纤维/玻璃倒立放置于反应釜中的混合溶液中，盖上反应釜盖子，在80℃~120℃的温度条件下保温8h~15h，然后取出在空气中自然冷却到室温，得到纳米复合材料，打开反应釜用蒸馏水将该复合材料清洗干净，并于400℃~450℃下保温1h~1.5h，随炉冷却至室温，即得到氧化锌纳米线阵列/碳纳米纤维复合材料。