【摘 要】納米材料作為一種新興材料已經(jīng)被廣泛地認(rèn)識和認(rèn)可，已經(jīng)應(yīng)用到了催化劑，光化學(xué)，電化學(xué)，材料學(xué)等領(lǐng)域，鈷磷納米材料是一個重要組成部分，常常以碳納米管作為載體，作為微波吸收劑的一種，通過介電損耗和磁損耗吸收電磁波。本文主要介紹鈷磷納米材料的制備方法。

【關(guān)鍵詞】鈷磷納米材料；化學(xué)鍍鈷；微波輻射

納米材料是指晶粒和晶界等顯微結(jié)構(gòu)能達到納米級尺度水平的材料。納米材料由于具有極微小的粒徑及巨大的表面，因此常表現(xiàn)與本體材料不同的性質(zhì)，如納米材料在顏料、涂料、催化劑、功能陶瓷材料、發(fā)光材料、生物材料等方面有重要作用。

對納米材料的制備方法目前主要有三種分類方法。第一種是根據(jù)制備原料狀態(tài)分為固體法、液體法及氣體法。第二種按反應(yīng)物狀態(tài)分干法和濕法。第三種為物理法、化學(xué)法和綜合法?，F(xiàn)今采用第三種分類方法較多。它又分為（i）化學(xué)法，分為水熱法、水解法、熔融法等；（ii）物理法，分為蒸氣冷凝法、爆炸法、電火花法、離子濺射法、機械研磨法、低溫等離子體法等；（iii）綜合法，分為等離子加強化學(xué)沉積法（PECVD）、激光誘導(dǎo)化學(xué)沉積（ LICVD）等方法。

鈷磷納米材料有很好的磁損耗，而碳納米管則是一個性質(zhì)穩(wěn)定，大小適中，且承載能力很強的納米材料，并且擁有很好的介電損耗，碳納米管（CNTs）具有。兩者配合可以起到很好的吸收電磁波的效應(yīng)?？茖W(xué)界曾經(jīng)預(yù)言，21世紀(jì)電磁波將會成為重要污染的一種，勢必會嚴(yán)重影響到人們的生活健康，所以鈷磷碳納米管的前景務(wù)必廣闊，它的制備也被很多人關(guān)注。

碳納米管有優(yōu)異的力學(xué)性能，電學(xué)性能和磁性能?；瘜W(xué)鍍具有優(yōu)良的均鍍和深鍍能力，而且通過控制鍍液的成分和工藝條件，利用化學(xué)鍍的方法可以在碳納米管表面包敷一層金屬，制備出種類廣泛的一維納米磁性材料，從而在納米鐵磁研究和高密度存儲器中得到應(yīng)用?；瘜W(xué)鍍對被鍍材料的導(dǎo)電性，尺寸大小和形狀以及鍍覆方向都沒有特殊要求，因此，是對碳納米管這種納米尺度異形材料鍍膜的理想方法。碳納米管易團聚，可采用超聲方法分散在鍍液中，從而使每根碳納米管都獲得均勻的鍍層。

制備方法：

（1）制備碳納米管：碳納米管的制備目前為止以三種方式為主，分別是電弧法，催化裂解法，離子或激光蒸發(fā)法，而最適合制備鈷磷納米材料的則是催化裂解法，基本原理為將有機氣體（如乙炔、乙烯等）混以一定比例的氮氣作為壓制氣體，通入事先除去氧的石英管中，在一定的溫度下，在催化劑表面裂解形成碳源，碳源通過催化劑擴散，在催化劑后表面長出碳納米管，同時推著小的催化劑顆粒前移。直到催化劑顆粒全部被石墨層包覆，碳納米管生長結(jié)束，此方法優(yōu)點是制備方法簡單，易于控制，條件易滿足，可大批量生產(chǎn)，產(chǎn)率高，并且很好發(fā)揮它吸收電磁波的作用。

（2）預(yù)處理碳納米管：1）化學(xué)粗化：化學(xué)粗化主要是通過化學(xué)腐蝕的方法，在碳納米管表面形成一個較為粗糙的微觀結(jié)構(gòu)，使之由憎水性變?yōu)橛H水性，提高之后的預(yù)處理效率，并可以提高鈷鍍層與碳納米管表面之間結(jié)合力的一種鍍前處理工藝，可以提高鈷磷碳納米管的產(chǎn)率以及品質(zhì)，常見的試劑可以用一定濃度的H2SO4與CrO3組成粗化液在60-70度下攪拌20min后過濾并用去離子水洗滌。2）敏化：敏化是通過某些試劑的浸泡作用，使得原本性質(zhì)穩(wěn)定不易反應(yīng)的碳納米管變得性質(zhì)活潑，易于反應(yīng)，通過敏化可以大大提高化學(xué)鍍的效率，選用的試劑一般是與后續(xù)試劑易發(fā)生反應(yīng)的試劑，這樣產(chǎn)出的鈷磷碳納米管產(chǎn)率高，并且不易含有敏化劑。3）活化：活化是提升整個碳納米管能量的一個過程，使得之后的化學(xué)鍍更容易進行，主要的方法是在經(jīng)過化學(xué)粗化處理的碳納米管表面吸附一層具有催化活性的貴金屬，作為化學(xué)鍍的催化中心，使得化學(xué)鍍的還原反應(yīng)在碳納米管表面迅速均勻地進行，并且除去一部分敏化時殘留的試劑和雜質(zhì)，所以活化是比較重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系著化學(xué)鍍的成敗?；罨话愕挠袃煞N方法：分部活化法和一步活化法，制備鈷磷納米材料一般采用一步活化法，一步活化法一般采用膠體鈀法，具體原理是催化鈀還原出來并形成膠體，一次浸潤在碳納米管表面，經(jīng)解膠后即有活性。此種方法雖然成本較貴，但是溶液穩(wěn)定性高，對于鈷磷納米材料的催化效果較好，鍍層鈷的附著力強，產(chǎn)品品質(zhì)較好，產(chǎn)率較高。敏化與活化是整個反應(yīng)中的決定性的因素，所以敏化與活化溶液的配制是關(guān)鍵對于膠體鈀活化法來說，配制是關(guān)鍵，如果配制不當(dāng)，就會沒有活性或者很快就失去活性。無論用哪種方法，一是計量要準(zhǔn)確，再一是反應(yīng)要完全，為此一定要加溫到60℃并保溫8h左右。最好是放置一定時間再使用，則活性最佳。采用等離子計量法可以配制出活性很高且馬上可使用的活化液，但反應(yīng)溫度如掌握不好，則會因反應(yīng)太快而出現(xiàn)金屬漂浮于液面的現(xiàn)象，使活化液很快失效。在生產(chǎn)過程中，要維護好活化液，絕不可將粗化液等破壞膠體的物質(zhì)帶入液內(nèi)，此外，要加蓋保存，以防空氣中的氧將Sn+氧化為Sn4+。另外，解膠液要經(jīng)常更換，否則，也會影響膠體鈀活化工藝的活性。但是在實際生產(chǎn)中，無論采用哪種活化方法都會遇到活化不好的情況，實踐經(jīng)驗表明：除了粗化不夠以外，大多數(shù)是由于活化液配制不當(dāng)或者操作不仔細(xì)、溶液維護不好造成的。

（3）對碳納米管施鍍：由于鈷的標(biāo)準(zhǔn)電位很?。?0.28V），如果選用以次磷酸鹽為還原劑的酸性溶液施鍍，則速度較慢，只有在堿性溶液中才有較高的沉積速度；另外Bayes等指出，當(dāng)鍍層中磷含量超過8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同） 時鍍層呈非磁性；當(dāng)?shù)陀诖撕繒r才具有磁性。而當(dāng)在堿性環(huán)境中施鍍時， 則能控制合金中磷含量小于6%，具有較好的磁性能。通過多方案綜合評選，選用鍍液配方為CoSO4·7H2O（0.036mol/L） 、NaH2PO2·H2O（0.236mol/L）、H3BO3（0.485mol/L）、C4H4KNaO6·4H2O（0.496mol/L）。用NaOH 調(diào)節(jié)pH值至9，在恒溫70度下將活化后的碳納米管浸入鍍槽， 在攪拌狀態(tài)下施鍍30min。鍍后用去離子水洗滌，在120度下烘干。此階段是整個化學(xué)鍍過程的關(guān)鍵，首先控制好各個試劑的用量，因為試劑的用量會影響到溶液的酸堿度，反應(yīng)進行的程度和快慢，制備出來的碳納米管中含有的雜質(zhì)，盡量讓反應(yīng)以均勻的速度進行，物質(zhì)充分反映為最佳。其次反應(yīng)的環(huán)境也很重要，如溫度，酸堿度，氣壓等，這些客觀因素將影響反應(yīng)的速率以及平衡，甚至于某一個因素的偏差會導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，使得整個制備失敗。

（4）熱處理碳納米管：這是化學(xué)鍍法的最后階段，將鍍后的碳納米管用管式電爐進行熱處理， 溫度400度，同時通入氮氣和氫氣保護， 二者流量比為10：1，時間為45min。熱處理的目的是使碳納米管表面的溶液蒸發(fā)，并且除去雜質(zhì)，得到鈷磷納米材料產(chǎn)品。

鈷磷納米材料還有許多不同類型的制備方法，如氣相沉淀法，微波輻射法等，化學(xué)鍍法作為一種環(huán)境要求較低，出產(chǎn)率較高，品質(zhì)較好的方法，也有一定的缺點，比如活化時消耗鈀元素，成本比較高，很多制備中的物質(zhì)沒能循環(huán)利用，這些缺點需要其他的一些技術(shù)手段去克服，去開發(fā)。

【參考文獻】

[1]杜小旺.磷酸鈷納米粒子的微波輻射制備法[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（1）.

[2]鄭重，李四年，陳慧敏，張友壽，余天慶.多壁納米碳管化學(xué)鍍鈷磷合金[J].新技術(shù)新工藝·現(xiàn)代表面技術(shù)研究與應(yīng)用，2005（8）.

[3]盧振明，趙東林，沈曾民.納米鈷-磷粒子/碳納米管的制備與磁性能[J].機械工程材料，2008（4）.