负载贵金属的碳纳米材料的制备方法
本发明提供了一种负载贵金属的碳纳米材料的制备方法。将碳纳米材料或其表面改性体与贵金属化合物在水、有机溶剂或者水与有机溶剂的混合溶剂中混合搅拌后，经离心分离、干燥，得到负载贵金属的碳纳米材料。本方法无需外加还原剂，反应条件温和，工艺步骤少，操作简单，适合实验室制备和大批量生产。贵金属粒子的大小可在1纳米至几个微米范围内调节，所得杂化材料具有独特的催化、光学、电学、热学及力学性能，适宜做高效催化材料，高强度特种材料、高性能膜材料、高强度纤维材料、吸波材料的本体或添加剂。
纳米科学通常指在纳米尺寸（l(T1Q-l(T7m)范围内认识自然、改 造自然并创造新物质、新结构、新材料、新器件及新系统的科学与技术（《碳纳 米材料》，刘吉平、孙洪强编著，科学出版社，2004年，第一章，书号：ISBN 7-03-010612-1)。由于具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧 道效应，纳米材料表现出许多独特的物理、化学性质，使其在电子、机械、医药、 能源、环保等领域有着广阔的应用前景，并可能在下一代技术革新中起着核心作 用。另外，以碳为主要骨架的有机物不但构筑了生命本身，而且使得这个世界多 姿多彩。为此，碳纳米材料的研究和进一步应用显得尤其重要。近年来发现或发 展起来的主要碳纳米材料有富勒烯、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米金刚石、碳纳 米球、洋葱状及锥状碳纳米体。其中碳纳米管的出现更是使得纳米科学的研究方 兴未艾。碳纳米管可以认为是一种巻曲的石墨片结构。根据其组成的片层数，一 般分为单壁碳纳米管（singlewalled carbon nanotubes， SWCNTs)、双壁碳纳米管 (doublewalled carbon nanotubes， DWCNTs)和多壁碳纳米管（Multiwalled carbon nanotubes, MWCNTs)。
贵金属元素指金、银、钯、铂、铑、钌、铱、锇八种元素。由于具有化学稳 定性及特定的电子能级组成和导电传热性，贵金属材料在催化、电极、首饰工艺 品等领域早己大量应用。一般有两种方法从贵金属化合物中制备相应的贵金属材
料。 一是化学法，即通过化学还原剂或电化学还原，将化合态贵金属还原为单质 态金属(JACS 127 (30): 10639-10647)。 二是物理法，即通过射线辐照、超声或者 紫外光照处理，从化合态贵金属得到单质态金属材料(Nano Letters, 2003， 3(3): 279-282)。本发明将提供另一种方法，即用纳米碳材料来直接制备贵金属。成本 低，歩骤少，易操作，易控制。因此，本发明将其命名为"碳法"。
将两种材料复合或者杂化可以制备出新材料或者提高原来材料的综合性能。鉴于碳纳米材料及贵金属的独特优良性能，将两种材料结合起来制备负载贵金属 的碳纳米材料引起了科学及工业界的兴趣。这种杂化材料一般采用两种策略来制 备。 一是物理吸附法，即通过静电吸附，将已经制备好的贵金属颗粒吸附到碳表 面。利用此法，将金胶体颗粒吸附到碳纳米管表面，得到了金负载的碳纳米管 (Nano Letters, 2003， 3(3): 279-282)。 二是化学还原法，即用化学还原剂或者改性 碳材料的表面活性基团原位还原，将贵金属颗粒"生长"于碳表面。显然，这两 种方法都存在着缺点和不足。前者必须首先制备出表面带电荷的贵金属颗粒；后 者则必须用外加还原剂，成本高、工艺复杂。
发明内容：本发明目的是在不用任何外加还原剂或者特殊声、光、电处理的 情况下，将碳纳米材料与贵金属化合物溶液混合，直接制备出负载贵金属的碳纳 米材料。
本发明的负载贵金属的碳纳米材料由碳纳米材料和贵金属颗粒组成，其中贵 金属颗粒大小在1纳米至5微米，在负载贵金属的碳纳米材料中占0.5-98wt%。
本发明负载贵金属的碳纳米材料是以碳纳米材料或其表面改性体与贵金属 化合物为原料，直接制备出一系列负载贵金属的碳纳米材料。