一种豆荚状纳米管及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种豆荚状纳米管，其特征在于，所述豆荚状纳米管的结构包括竹节状纳米管和封装在纳米管空腔内的功能性纳米粒子；所述竹节状纳米管的材料包括：普通聚合物、普通聚合物/导电高分子复合材料或碳纳米管；所述功能性纳米粒子包括：纳米金属单质、纳米金属氧化物或纳米非金属氧化物。2.根据权利要求1所述的豆荚状纳米管，其特征在于，所述豆荚状纳米管的直径为5～200nm，长度为5nm～100μm；所述功能性纳米粒子的直径为1～100nm。3.根据权利要求1所述的豆荚状纳米管，其特征在于，所述普通聚合物为聚二乙烯基苯；所述导电高分子为聚苯胺；所述纳米金属单质包括纳米银、纳米金或纳米锌；所述纳米金属氧化物包括纳米氧化铁或纳米氧化钛；所述纳米非金属氧化物为纳米二氧化硅。4.一种权利要求1～3任一项所述豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，当竹节状纳米管的材料为普通聚合物时，豆荚状纳米管的制备步骤包括：(1)竹节状纳米管的制备；(2)将步骤(1)制备的竹节状纳米管进行磺化改性；(3)利用步骤(2)磺化改性后的竹节状纳米管封装功能性纳米粒子，制得豆荚状纳米管；当竹节状纳米管的材料为普通聚合物/导电高分子复合材料时，豆荚状纳米管的制备步骤包括：(1)竹节状纳米管的制备；(2)将步骤(1)制备的竹节状纳米管进行磺化改性；(3)将步骤(2)磺化改性后的竹节状纳米管分散于导电高分子单体溶液中，吸附饱和后过滤，滤渣与过硫酸铵溶液反应，过滤，得到导电聚合物纳米管；(4)利用步骤(3)制得的导电聚合物纳米管封装功能性纳米粒子，制得豆荚状导电纳米管；当竹节状纳米管的材料为碳时，豆荚状纳米管的制备步骤包括：(1)竹节状纳米管的制备；(2)将步骤(1)制备的竹节状纳米管进行磺化改性；(3)利用步骤(2)磺化改性后的竹节状纳米管封装功能性纳米粒子；(4)将步骤(3)封装功能性纳米粒子的磺化竹节状纳米管在惰性氛围下碳化，制得豆荚状碳纳米管。5.根据权利要求4所述的豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，所述竹节状纳米管的具体步骤包括：将聚合单体溶解在液态烷烃溶剂中，再加入不溶于液态烷烃的液体引发剂，反应0.5-10min后加入无水乙醇终止反应，洗涤产物，制得竹节状纳米管。6.根据权利要求5所述的豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，所述聚合单体为阳离子聚合性单体；所述液态烷烃溶剂为六碳及以上的烷烃；所述液体引发剂为三氟化硼乙醚；所述液体引发剂与所述液态烷烃溶剂的质量比为(0.01～0.3):100。7.根据权利要求4所述的豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，所述磺化改性的具体步骤包括：将竹节状纳米管加入到浓硫酸中，20～80℃下搅拌0.5～24h，洗涤至中性，干燥，制得磺化改性后的竹节状纳米管；
所述导电高分子单体溶液为苯胺；所述过硫酸铵溶液为质量分数为1～5％的过硫酸铵的盐酸溶液；所述惰性氛围为氮气或氦气氛围；所述碳化的温度为600-800℃。8.根据权利要求4所述的豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，当所述功能性纳米粒子为纳米金属单质时，封装方法为：将所述磺化改性后的竹节状纳米管分散到含金属离子的溶液中，吸附后过滤，滤渣加入到还原性溶液中，反应完成后，离心，制得封装了纳米金属单质的竹节状纳米管；当所述功能性纳米粒子为纳米金属氧化物或纳米非金属氧化物时，封装方法为：将所述磺化改性后的竹节状纳米管分散于有机溶剂中，加入前躯体，吸附饱和后过滤，滤渣重新分散于有机溶剂中，加入催化剂和水，反应完成后，离心，制得封装了纳米金属氧化物或纳米非金属氧化物的竹节状纳米管。9.根据权利要求8所述的豆荚状纳米管的制备方法，其特征在于，所述含金属离子的溶液包括银氨溶液、氯酸金溶液或硝酸锌溶液；所述还原性溶液包括葡萄糖溶液、柠檬酸溶液、硼氢化钠溶液或乙二醇；所述前驱体包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、钛酸四丁酯、三氯化铁溶液或二氯化铁溶液；所述催化剂为酸催化剂或碱催化剂；所述有机溶剂为无水乙醇。10.权利要求1～3任一项所述豆荚状纳米管在制备吸附剂、催化剂、磁性纳米管添加剂或电流变效应的水凝胶中的应用。

技术总结
本发明公开了一种豆荚状纳米管及其制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。所述豆荚状纳米管的结构包括竹节状纳米管和封装在纳米管空腔内的功能性纳米粒子；所述竹节状纳米管的材料包括：普通聚合物、普通聚合物/导电高分子复合材料或碳纳米管；所述功能性纳米粒子包括：纳米金属单质、纳米金属氧化物或纳米非金属氧化物。本发明提供的豆荚状纳米管制备方法简单，具有普适性，可通过选择使用不同的前驱体，控制反应条件来封装不同的功能性纳米粒子，制备出具有不同功能的豆荚状纳米管。制备出具有不同功能的豆荚状纳米管。制备出具有不同功能的豆荚状纳米管。


技术研发人员：赵玲玲 吴广 戴范佳 陈凤娇 张佳颖 崔明占 张聃 李建婷 梁洪泽
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/8