利用電化學(xué)沉積法制備金屬內(nèi)填充碳納米管復(fù)合物.pdf

1、碳納米管作為一維碳納米材料，具有十分獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì)。碳納米管的空腔是具有納米尺寸的一維受限管道，當(dāng)其他分子填充進(jìn)入該空腔后,原有分子的諸多性質(zhì)，如電學(xué)性質(zhì)，光學(xué)性質(zhì)，催化性能等都會(huì)發(fā)生明顯改變。經(jīng)填充修飾后的碳納米管復(fù)合材料在納米運(yùn)輸，納米催化，超級(jí)電容器以及納米傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)的填充方法普遍存在填充效率低，在填充過(guò)程中無(wú)法避免外部包覆，填充過(guò)程十分復(fù)雜,需要高溫或超高真空等苛刻條件,同時(shí)易造成碳納米管

2、的破壞等諸多缺點(diǎn)。本課題采用預(yù)先取向排列的碳納米管陣列多孔膜為起始原料，在濃度差的驅(qū)動(dòng)下促使金屬前驅(qū)體溶液(包括氯金酸，硝酸銀和硫酸銅)自發(fā)擴(kuò)散進(jìn)入碳納米管空腔，最后利用電化學(xué)沉積的方法(包括循環(huán)伏安掃描以及恒電位沉積)，在碳納米管內(nèi)部成功填充 Au,Ag,Cu等貴金屬材料。反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)掃描電鏡（SEM），透射電鏡（TEM)，高分辨透射電鏡（HRTEM），拉曼光譜（RAMAN），能量色散 X射線能譜分析（EDAX），X射線衍射(XRD)

3、等手段進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明我們?cè)趦?nèi)徑為15nm的多壁碳納米管內(nèi)部成功填充Au，Ag，Cu三種金屬納米棒，納米棒完全按照碳管的長(zhǎng)軸方向取向生長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其良好的單晶結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)了碳納米管的一維納米模板效應(yīng)。與傳統(tǒng)方法相比，本方法具有操作簡(jiǎn)單，普適性強(qiáng)，同時(shí)可以確保電化學(xué)沉積過(guò)程完全在碳納米管內(nèi)部發(fā)生，所獲納米晶體晶型可控等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)填充方法的一些不足，具有很好的應(yīng)用前景。所制備的貴金屬填充碳納米管陣列復(fù)合薄膜在新型光學(xué)器件，納米