一种用于介电材料领域的核壳结构纳米碳颗粒的制备方法

摘要

本发明提供了一种制备表面修饰的具有核壳状结构的纳米碳颗粒复合材料的方法，用于提高纳米碳颗粒/聚合物高介电复合材料的介电性能。通过选择合适的氧化剂及修饰基团对纳米碳材料进行表面修饰处理，可以显著提高纳米碳/聚合物高介电复合材料的导电阈值，在阈值附近，复合材料的介电常数大大增加。该处理方法简单易行，成本低廉，效果明显，并且该方法在制备过程中无有毒有害物质放出。在纳米碳/高聚物介电复合材料领域，具有重要的应用前景。

主权项

一种以化学修饰基团为外壳的核壳型结构的纳米碳颗粒材料的制备方法，其步骤包括：(1)配置一定量体积比为3:1的浓硫酸浓硝酸混合液，称取一定量的纳米碳粉加入到上述混合液中，超声处理6小时，温度控制在40℃以下；(2)使用聚四氟乙烯滤膜通过抽滤的方法对步骤(1)中的混合液进行过滤，加入去离子水反复抽滤，直至滤液的pH值为5‑7，得到黑色沉淀；(3)配置一定量0.01摩尔/升的氢氧化钠溶液，通过去离子水将步骤(2)得到的黑色沉淀转移至上述氢氧化钠溶液中，使用聚四氟乙烯滤膜对混合液进行抽滤，加入去离子水反复过滤，直至滤液的pH值为7‑9，得到黑色沉淀；(4)配置4摩尔/升的氢氧化钠溶液60毫升，将步骤(3)得到的黑色沉淀转移至配置的氢氧化钠溶液中，使用聚四氟乙烯搅拌棒搅拌5分钟后，将纳米碳粉强碱混合液倒入100毫升带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，密封后180℃反应2小时，反应结束后空冷至室温；(5)使用聚四氟乙烯滤膜对步骤(4)得到的纳米碳粉强碱混合液进行抽滤，直至滤出液pH为7‑9，得到黑色沉淀；(6)配置一定量0.01摩尔/升的稀盐酸溶液，通过去离子水将步骤(5)得到的黑色沉淀转移至上述稀盐酸溶液中，使用聚四氟乙烯滤膜对混合液进行抽滤，加入去离子水反复过滤，直至滤液的pH值为5‑7，再用甲醇洗涤2遍；滤出物40℃干燥过夜，得到表面羧基及羟基修饰，具核壳结构的纳米碳颗粒材料。