MXene/镍纳米线导电填料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种MXene/镍纳米线导电填料，是由镍纳米线和MXene复合而成，镍纳米线附着生长在MXene上，镍纳米线的质量分数为35％～70％，MXene的质量分数为30％～65％。本发明专利技术还公开了导电填料的制备方法和应用；该制备方法包括：制备硝酸银醇溶液；MXene粉体预处理；制备模板剂醇溶液；制备三氯化铁醇溶液；将三种溶液混合，并加入预处理后的MXene粉体，水浴加热，机械搅拌混合；将混合液倒入反应釜，置于烘箱中在交变强磁场环境中保温，冷却得到反应后物料；将反应后物料经清洗、烘干得到MXene/镍纳米线导电填料。该导电填料具有优异的导电性能，可以用于制备防腐蚀性能优异的防腐蚀涂层。层。层。

Mxene/ Nickel Nanowire conductive filler and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
MXene/镍纳米线导电填料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及防腐蚀表面涂层材料
，特别涉及一种MXene/镍纳米线导电填料，以及制备方法和在制备防腐蚀涂层上的应用。

技术介绍

[0002]金属材料的腐蚀不仅使国民经济遭受巨大的损失，而且对环境也造成了严重的危害。目前，金属材料的腐蚀防护最直接、最普遍的方法是在其表面涂覆防腐蚀涂层。添加功能防腐蚀填料是进一步提高涂层防腐蚀性能的有效手段，通常包含提高屏蔽性能的片层填料和对金属腐蚀有抑制作用的填料。
[0003]石墨烯、氮化硼等二维纳米片，具有优异的力学性能、导热性、耐磨性、阻隔性、疏水性，在金属腐蚀防护领域具有巨大应用前景。国内几条生产线已量产石墨烯，但仍缺少应用出口，主要存在的问题是缺少石墨烯的高效分散技术。相比石墨烯，氮化硼纳米片是绝缘体，不存在腐蚀促进作用，但缺少氮化硼纳米片高效剥离方法；氮化硼纳米片表面没有任何官能团，与树脂相容性差；且氮化硼纳米片易于团聚，需要合适的高效的分散剂。由此可见，上述二维材料由于分散性的问题仍不能在防腐蚀涂层方面得到很好的应用。
[0004]二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物(MXene)是一种新兴的二维层状纳米材料。MXene因电导率高、活性位点多、比表面积大等特点，在涂层防腐蚀、储能、电磁干扰屏蔽、透明导体以及光电等方面有很好的应用前景。通过调节MXene材料中的过渡金属种类、不同终端基、掺杂类型、第二复合相等可以使它在应用领域发挥出最优的性能。且相比于石墨烯等二维材料，其低廉的成本和良好的分散性使其更符合实际应用的要求。
[0005]鉴于上述问题及背景，本专利技术通过将MXene与具有高导电性、耐腐蚀的NiNWs复合形成复杂的导电网络，制备出一种高性能的防腐蚀涂层用MXene/NiNWs导电填料。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种MXene/镍纳米线导电填料及制备方法和应用，该导电填料中的镍纳米线与MXene之间形成复杂的导电网络，使导电填料具有优异的导电性能；该导电填料应用于制备防腐蚀涂层后，可以提高防腐蚀涂层的防腐蚀性能。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种MXene/镍纳米线导电填料，是由镍纳米线和MXene复合而成，镍纳米线附着生长在MXene上，且镍纳米线的质量分数为35％～70％，MXene的质量分数为30％～65％。
[0009]本专利技术进一步提供了一种MXene/镍纳米线导电填料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1，制备硝酸镍醇溶液；
[0011]步骤2，MXene粉体的预处理，包括粗化、敏化和活化；
[0012]步骤3，制备模板剂醇溶液；
[0013]步骤4，制备生长助剂三氯化铁醇溶液；
[0014]步骤5，将步骤1、步骤3和步骤4所得的溶液充分混合，加入经过步骤2处理后的MXene粉体，搅拌均匀后进行水浴加热，机械搅拌使其充分溶解混合；
[0015]步骤6，将步骤5得到的混合液倒入反应釜中，置于烘箱中，在交变强磁场环境中保温一定时长，并随炉冷却，得到反应后物料；
[0016]步骤7，将步骤6所得的反应后物料经清洗、真空烘干后得到干燥的MXene/镍纳米线导电填料。
[0017]进一步的，步骤1中，制备硝酸镍醇溶液的具体过程为：将Ni(NO3)2·
6H2O和乙二醇混合，搅拌10～30min，使硝酸镍溶解于乙二醇中，得到硝酸镍醇溶液；其中，Ni(NO3)2·
6H2O和乙二醇的质量体积比为(4～6g):(20～40ml)。
[0018]进一步的，步骤2中，MXene粉体的预处理具体步骤为：
[0019]步骤2.1，称取MXene粉体倒入硝酸水溶液中，并使MXene粉体完全浸没于硝酸水溶液，利用硝酸水溶液对MXene粉体进行粗化处理，粗化处理时间为30min～60min；
[0020]步骤2.2，将盐酸和SnCl2水溶液混合，形成敏化处理液，将经步骤2.1处理后得到的MXene粉体倒入敏化处理液中，并使MXene粉体完全浸没于敏化处理液中，利用敏化处理液对MXene粉体进行敏化处理，敏化处理时间为30min～60min；
[0021]步骤2.3，将Ni(NO3)2·
6H2O溶于水中配制成浓度为0.2～0.6mol/L的活化液，将经步骤2.2处理后得到的MXene粉体倒入活化液中，并使MXene粉体完全浸没于活化液中，利用活化液对MXene粉体进行活化处理，活化处理时间为1.5h～2.5h，再将经活化处理后的MXene粉体进行水洗、烘干，得到预处理后的MXene粉体。
[0022]进一步的，步骤3中的模板剂醇溶液为PVP模板剂醇溶液；该PVP模板剂醇溶液的制备过程具体为：将模板剂PVP和乙二醇混合，然后置于超声波分散器中超声溶解10～20min，得到PVP模板剂醇溶液；其中，PVP与乙二醇的质量体积比为(0.6～0.9g)：(10～20ml)。
[0023]进一步的，步骤4中的生长助剂三氯化铁醇溶液的制备过程具体为：将三氯化铁与乙二醇混合，搅拌充分溶解，得到三氯化铁醇溶液；其中，三氯化铁与乙二醇的质量体积之比为(0.001～0.005g)：(10～15ml)。
[0024]进一步的，步骤5中，水浴加热的温度为40～60℃，搅拌时间为10～20min。
[0025]进一步的，步骤6中，交变强磁场环境的磁场强度为0.5T，且每隔1h变换磁场方向，保温温度为150～180℃，保温时长为5h～8h。
[0026]本专利技术还提供了上述MXene/镍纳米线导电填料的应用，具体为，该MXene/镍纳米线导电填料可用于制备防腐蚀涂层。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术通过将具有良好化学稳定性的MXene和高导电性及耐腐蚀性的镍纳米线进行复合，可形成具有复杂多向的导电网络的导电填料；该导电填料相比于石墨烯、氮化硼等二维纳米片，具有更好的分散性和更低的生产成本，且其制备工艺简单，更有利于实际应用和大规模生产。且该导电填料相比于单一的MXene材料，其电导率提高了2.2倍。
[0029]本专利技术的导电填料可以用于制备防腐蚀涂层，通过提高导电性来提高防腐蚀涂层的防腐蚀性能。在电化学腐蚀发生时，金属阳极反应产生的电子通过导电填料的良好导电作用更容易传递到涂层表面，从而使得阴极反应在涂层的表面进行，随着金属离子的累积，可以使阳极反应受到抑制，从而达到抑制金属腐蚀的目的，保护基体金属。而且，基于该导
电填料的复杂多向的导电网络，利用该导电填料制备的涂层沿着各个方向均具有优异的导电性，可显著提高涂层的防腐蚀性能。
[0030]本专利技术的MXene/NiNWs导电填料的制备方法，采用Ni(NO3)2作为活化剂，在MXene颗粒表面施加活化点位，不仅优化了制备工艺，降低了生产成本，还减少了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MXene/镍纳米线导电填料，其特征在于，是由镍纳米线和MXene复合而成，镍纳米线附着生长在MXene上，且镍纳米线的质量分数为35％～70％，MXene的质量分数为30％～65％。2.一种如权利要求1所述的MXene/镍纳米线导电填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备硝酸镍醇溶液；步骤2，MXene粉体的预处理，包括粗化、敏化和活化；步骤3，制备模板剂醇溶液；步骤4，制备生长助剂三氯化铁醇溶液；步骤5，将步骤1、步骤3和步骤4所得的溶液充分混合，加入经过步骤2处理后的MXene粉体，搅拌均匀后进行水浴加热，机械搅拌使其充分溶解混合；步骤6，将步骤5得到的混合液倒入反应釜中，置于烘箱中，在交变强磁场环境中保温一定时长，并随炉冷却，得到反应后物料；步骤7，将步骤6所得的反应后物料经清洗、真空烘干后得到干燥的MXene/镍纳米线导电填料。3.根据权利要求2所述的一种MXene/镍纳米线导电填料的制备方法，其特征在于，步骤1中，制备硝酸镍醇溶液的具体过程为：将Ni(NO3)2·
6H2O和乙二醇混合，搅拌10～30min，使硝酸镍溶解于乙二醇中，得到硝酸镍醇溶液；其中，Ni(NO3)2·
6H2O和乙二醇的质量体积比为(4～6g):(20～40ml)。4.根据权利要求2所述的一种MXene/镍纳米线导电填料的制备方法，其特征在于，步骤2中，MXene粉体的预处理具体步骤为：步骤2.1，称取MXene粉体倒入硝酸水溶液中，并使MXene粉体完全浸没于硝酸水溶液，利用硝酸水溶液对MXene粉体进行粗化处理，粗化处理时间为30min～60min；步骤2.2，将盐酸和SnCl2水溶液混合，形成敏化处理液，将经步骤2.1处理后得到的MXene粉体倒入敏化处理液中，并使MXene粉体完全浸没于敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨哲一，崔锦文，王弘喆，崔雄华，张磊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：