一种纳米银修饰的CNTs复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于导电复合材料技术领域，公开了一种纳米银修饰的CNTs复合材料及其制备方法和应用。将碳纳米管依次采用P‑TES进行光接枝反应及N‑TES自组装反应，得到表面分子接枝改性的碳纳米管；然后将其敏化后加入到还原剂溶液中超声混合均匀，得到混合液，再将所得混合液加入到银氨溶液中超声混合反应，产物经分离、洗涤、干燥，得到纳米银修饰的CNTs复合材料。本发明专利技术方法将碳纳米管表面成功接枝上了TES分子，形成稳定的化学连接，界面强度要远远优于物理吸附作用；而且纳米银均匀分布，颗粒细小，可有效改善界面润湿性；所得复合材料具有优良的抗菌和导电性能，可应用于柔性电子器件中抗菌和导电涂层的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银修饰的CNTs复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于导电复合材料
，具体涉及一种纳米银修饰的CNTs复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，便携式智能设备的需求迅速增长。柔性、可拉伸的电子设备，包括电子皮肤、柔性显示器、可穿戴电脑设备、柔性太阳能电池板等，已经走到时代的聚光灯下。但现在为止，大多数的研究都集中在开发银、金等贵金属上。其中出于经济的考虑，银的使用更广泛，虽然纯银具有很好的延展性，导电性和导热性在所有的金属中也都是最高。但柔性设备还必须在恶劣条件下保持较好的力学性能，如拉伸、弯曲等。因此，迫切需要研究复合材料保证导电性能的同时提高力学性能。碳纳米管(CNTs)具有良好的力学性能，抗拉强度达到50-200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6。它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。同时碳纳米管还具有良好的导电性能和良好的传热性能。若将其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。若用以制备柔性设备的电极及连接线路等，会表现出优异的力学性能和热稳定性。复合材料的界面状况是影响复合材料性能的重要因素之一。CNTs与Ag基质之间的界面润湿有待优化，也就是说CNTs在复合膜中的优异性能，能够通过界面改性达到进一步的发挥，但Ag和CNTs之间物理吸附作用产生的结合强度较弱而化学连接较强。所以，CNTs分子改性和纳米银修饰的研究具有重要的意义。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的纳米银修饰的CNTs复合材料。本专利技术的再一目的在于提供上述纳米银修饰的CNTs复合材料在柔性电子器件中的应用。本专利技术的又一目的在于提供上述中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：(1)碳纳米管P-TES光接枝：将CNTs加入到P-TES(6-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-双叠氮)酒精溶液中超声分散反应，固体产物经分离、干燥，然后在紫外光照条件下进行光接枝反应，得到P-TES光接枝的碳纳米管(CNTs-PTES)；(2)N-TES自组装：将步骤(1)制备的CNTs-PTES加入到N-TES(6-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇钠)水溶液中搅拌反应，将反应后的混合液清洗、蒸干，即得到表面分子接枝改性的碳纳米管(CNTs-P&NTES)；(3)纳米银修饰：将步骤(2)所得CNTs-P&NTES加入到敏化液中进行敏化反应，然后将敏化后的产物加入到还原剂溶液中超声混合均匀，得到混合液，再将所得混合液加入到银氨溶液中超声混合反应，产物经分离、洗涤、干燥，得到纳米银修饰的CNTs复合材料(CNTs@AgNP)。优选地，步骤(1)中所述CNTs加入到P-TES酒精溶液中的浓度为2～10g/L，所述P-TES酒精溶液中P-TES的浓度为0.5～0.8g/L。优选地，步骤(1)中所述超声分散反应的时间为10～30min。优选地，步骤(1)中所述固体产物经分离、干燥是指经真空抽滤后于100℃真空干燥箱干燥4～8h。优选地，步骤(1)中所述紫外光照条件为：紫外光波长为256～365nm，光照强度为0.1～2J/cm2，光照时间为300～700s。优选地，步骤(2)中所述N-TES水溶液的浓度为0.5～3g/L。优选地，步骤(2)中所述搅拌反应是指常温搅拌反应40～80min。优选地，步骤(3)中所述敏化液是指含有10～30g/LSnCl2和2～8g/L盐酸的水溶液。优选地，步骤(3)中所述还原剂溶液是指含有20～50g/L葡萄糖、20～50g/L酒石酸和50～100ml/L乙醇的水溶液。优选地，步骤(3)中所述超声混合反应的温度为25℃，时间为1～2h，反应完成后用冰水浴处理30～60min防止过度反应。一种纳米银修饰的CNTs复合材料，通过上述方法制备得到。上述纳米银修饰的CNTs复合材料在柔性电子器件中的应用。本专利技术的原理为：采用联合处理法，将紫外光辐照接枝和分子自组装技术相结合，即利用紫外光的辐照将自制的P-TES分子接枝到CNTs，形成稳定的共价键链接，再利用自制的N-TES与P-TES水解缩合完成自组装，最终使CNTs硫醇化。利用S和N对银离子的优良吸附和化学镀的方法，将CNTs表面预镀银处理，得到纳米银修饰的CNTs纳米复合材料。本专利技术中的分子接枝后镀银明显优于物理吸附作用，制备的复合材料具有优异的导电性能，能够应用于柔性制造领域。本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术方法将碳纳米管表面成功接枝上了TES分子，形成稳定的化学连接，界面强度要远远优于物理吸附作用；而且纳米银均匀分布，颗粒细小(约5nm)，可有效改善界面润湿性；(2)本专利技术制备的复合材料结合了纳米银和CNTs的优点，具有优良的抗菌和导电性能，可应用于柔性电子器件中抗菌和导电涂层的制备。附图说明图1为实施例1中CNTs-P&NTES的合成示意图及对应表面分子接枝改性前后碳纳米管的透射电镜(TEM)图；图2为实施例1中银修饰后所得CNTs@AgNP在不同放大倍数((a)～(c))下的表面形貌TEM图；图3为实施例1所得CNTs-P&NTES的XPS图；图4为实施例1所得CNTs-P&NTES的XPS分峰拟合结果图；图5为实施例1中原始CNTs及所得CNTs-P&NTES的红外光谱对比图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例中所用原料P-TES(6-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-双叠氮)和N-TES(6-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇钠)均为现有材料(KangZX,MoriK,OishiY.Surfacemodificationofmagnesiumalloysusingtriazinedithiols[J].Surface&CoatingsTechnology,2005,195(2):162-167)。实施例1本实施例的一种纳米银修饰的CNTs复合材料(CNTs@AgNP)的制备方法，具体步骤如下：(1)P-TES光接枝称取0.7gCNTs放入100ml的P-TES酒精溶液(0.8g/L)中并超声分散10min。接着用真空抽滤装置提取CNTs并置入真空干燥箱在100℃下放置4h。然后将放入研钵研磨成粉状，均匀铺开后放置在波长为365nm，光照强度为0.5J/cm2的紫外光下照射700s。然后，用酒精在真空抽滤装置上抽滤清洗8次除去多余P-TES，得到P-TES光接枝的碳纳米管(CNTs-PTES)。(2)N-TES自组装将步骤(1)制备的CNTs-PTES放入100ml的N-TES水溶液(1g/L)中，并在磁力搅拌器上常温搅拌60min，取混合液清洗，蒸干即得到表面分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)碳纳米管P‑TES光接枝：将CNTs加入到P‑TES酒精溶液中超声分散反应，固体产物经分离、干燥，然后在紫外光照条件下进行光接枝反应，得到CNTs‑PTES；(2)N‑TES自组装：将步骤(1)制备的CNTs‑PTES加入到N‑TES水溶液中搅拌反应，将反应后的混合液清洗、蒸干，即得到CNTs‑P&NTES；(3)纳米银修饰：将步骤(2)所得CNTs‑P&NTES加入到敏化液中进行敏化反应，然后将敏化后的产物加入到还原剂溶液中超声混合均匀，得到混合液，再将所得混合液加入到银氨溶液中超声混合反应，产物经分离、洗涤、干燥，得到纳米银修饰的CNTs复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：(1)碳纳米管P-TES光接枝：将CNTs加入到P-TES酒精溶液中超声分散反应，固体产物经分离、干燥，然后在紫外光照条件下进行光接枝反应，得到CNTs-PTES；(2)N-TES自组装：将步骤(1)制备的CNTs-PTES加入到N-TES水溶液中搅拌反应，将反应后的混合液清洗、蒸干，即得到CNTs-P&NTES；(3)纳米银修饰：将步骤(2)所得CNTs-P&NTES加入到敏化液中进行敏化反应，然后将敏化后的产物加入到还原剂溶液中超声混合均匀，得到混合液，再将所得混合液加入到银氨溶液中超声混合反应，产物经分离、洗涤、干燥，得到纳米银修饰的CNTs复合材料。2.根据权利要求1所述的一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述CNTs加入到P-TES酒精溶液中的浓度为2～10g/L，所述P-TES酒精溶液中P-TES的浓度为0.5～0.8g/L；所述超声分散反应的时间为10～30min。3.根据权利要求1所述的一种纳米银修饰的CNTs复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述固体产物经分离、干燥是指经真空抽滤后于100℃真空干燥箱干燥4～8h。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：康志新，张洋，周明强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44