碳包覆納米銅的原位熱解法制備及其穩定性

1993年R.S.Rouff等[1]首次用電弧放電法制備出碳包覆LaC2的納米復合材料，發(fā)現惰性的碳殼有許多優(yōu)點(diǎn)[1, 2]：碳材料在酸堿條件下比較穩定，能保護被包覆的金屬核不受環(huán)境的影響，使其抗氧化能力提高；提高了納米粒子在極性溶劑中的分散性，阻礙其團聚；提高了材料的導電性能 自此碳包覆金屬納米材料受到了極大的關(guān)注，在光學(xué)、鋰離子電池電極材料、超級電容器、生物醫藥、催化化學(xué)及環(huán)境工程等領(lǐng)域得到了應用[3~10] 目前制備碳包覆納米材料的方法有十余種，除了Ruoff 等采用的電弧放電，還有化學(xué)氣相沉積法、激光輻照蒸發(fā)、濺射和熱解法等[11~15] 熱解法的特點(diǎn)是，制備裝置簡(jiǎn)單、成本低、一次產(chǎn)物較多、節能 糖類(lèi)或有機大分子碳水化合物等原料綠色環(huán)保、來(lái)源廣泛，備受研究者們的青睞 以淀粉[16]、纖維素、蔗糖、葡萄糖等[2, 12, 17]大分子量有機物為碳源，可熱解制備碳包覆金屬納米材料 但是在制備過(guò)程中，為了金屬源還原需加入適當的還原劑或引入還原性氣氛 本文以天然棉纖維為模板，不引入外加還原劑或還原性氣氛，采用一步熱解法在氮氣氣氛中原位制備N(xiāo)CCC，研究了碳殼的形成對納米銅的抗氧化性的影響 1 實(shí)驗方法1.1 NCCC的制備 先將脫脂棉置于60℃烘箱中干燥至恒重，備用 取適量質(zhì)量比為10∶1的脫脂棉和五水硫酸銅 將五水硫酸銅溶解在適量的純水中，加入脫脂棉充分吸附硫酸銅溶液后靜置12 h 將吸附了硫酸銅的脫脂棉(Cotton@Cu)置于管式爐(BTF-1200C-4ZL)中，在氮氣氣氛下以10℃/min的速率升溫到390℃并保溫1 h，自然冷卻到室溫，得到NCCC樣品 1.2 商業(yè)納米銅/微米銅(Nano-Cu/Micro-Cu)的預處理 將適量的商業(yè)納米銅和微米銅分別置于馬弗爐中，以10℃/min的速率升溫到300℃并保溫1 h，自然冷卻到室溫后得到Nano-Cu-air/Micro-Cu-air樣品 1.3 碳包覆納米銅/微米銅(Nano-Cu/Micro-Cu)用品的制備 將適量的Cotton@Cu和Nano-Cu-air/Micro-Cu-air置于管式爐中，在流量為100 mL/min的氮氣氛中以10℃/min的速率升溫到390℃并保溫1 h，自然冷卻到室溫后得到Nano-Cu-air-Cotton/Micro-Cu-air-Cotton