一种氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料的制备方法，属纳米复合催化材料制备技术领域。基于金属有机骨架化合物在管状无机模板一维纳米管表面静电吸附、定向成核生长、限域碳化及酸蚀去除模板过程，获得金属修饰氮掺杂碳纳米管复合材料。所得复合材料管腔大、管壁薄，表现出富含电化学活性位与高效电子传输的特性。本发明专利技术具有操作简便、成本低廉、容易工业化生产的特点，在能源存储和环境友好催化方面具有广阔的应用前景。

Preparation of a nitrogen doped super large cavity carbon nanotube composite

The invention provides a preparation method of a nitrogen doped super large cavity carbon nanotube composite, which belongs to the technical field of preparation of nanocomposite catalytic materials. Based on the metal organic frameworks, the metal modified N-doped carbon nanotube composites were prepared by electrostatic adsorption, directional nucleation growth, limited area carbonization and etching process. The composite material has a large tube cavity and thin tube wall, which shows the characteristics of high electrochemical active sites and high efficient electron transport. The invention has the advantages of simple operation, low cost and easy industrial production, and has wide application prospects in energy storage and environmental friendly catalysis.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种由金属有机骨架化合物制备金属修饰氮掺杂超薄管壁、超大管腔碳纳米管复合材料的合成方法，属于新材料

技术介绍
在纳米材料中，碳纳米管被誉为“超级纳米材料”。碳纳米管作为典型的一维(1D)纳米结构材料，表现出新奇的物理化学特性，尤其是高的热稳定性和表面载流子迁移率，使碳纳米管在新能源、传感器、超级电容器等领域得到广泛应用。碳纳米管表现出的巨大研究和应用价值也引起了研究者对碳纳米管进行掺杂和复合的研究热潮。目前对于碳纳米管有各种杂原子的掺杂，比如硼、氮、磷、硫等杂原子进行掺杂，由于特殊的电负性以及独特的结构，这些掺杂碳纳米管材料表现出特异的电子特性和表面缺陷，具有优异的力学、电学和催化性能。而氮原子半径与碳原子接近，容易进入碳纳米管形成C-N键，并且氮原子的引入会使碳材料增加n型载流子浓度，使石墨碳费米能级周围的共轭π电子密度改变等。目前，氮掺杂碳纳米管材料的传统制备方法为化学气相沉积和水热法等，例如中国专利CN106450358A、CN106449183A，用预先合成的碳纳米管，经过高分子修饰后、再原位聚合或高温高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将无机纳米管模板与过渡金属盐醇溶液超声浸渍，再加入有机配体，混合均匀，室温常压静置、晶化，离心洗涤，得到有机骨架化合物包覆无机纳米管复合材料；其中，过渡金属盐的浓度为0.01‑2M，有机配体的浓度为0.01‑1M，有机配体与过渡金属盐的摩尔比为0.01‑5.0；(2)将有机骨架化合物包覆无机纳米管复合材料置于400～1000℃条件下煅烧，煅烧过程在非氧化保护性气体条件下进行，冷却，得到碳纳米管包覆无机模板的复合结构；(3)将碳纳米管包覆无机模板的复合结构浸泡在氢氟酸溶液中去除无机纳米管模板，用去离子水和乙醇反复洗涤，烘干...

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将无机纳米管模板与过渡金属盐醇溶液超声浸渍，再加入有机配体，混合均匀，室温常压静置、晶化，离心洗涤，得到有机骨架化合物包覆无机纳米管复合材料；其中，过渡金属盐的浓度为0.01-2M，有机配体的浓度为0.01-1M，有机配体与过渡金属盐的摩尔比为0.01-5.0；(2)将有机骨架化合物包覆无机纳米管复合材料置于400～1000℃条件下煅烧，煅烧过程在非氧化保护性气体条件下进行，冷却，得到碳纳米管包覆无机模板的复合结构；(3)将碳纳米管包覆无机模板的复合结构浸泡在氢氟酸溶液中去除无机纳米管模板，用去离子水和乙醇反复洗涤，烘干，得到氮掺杂超大管腔碳纳米管复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无机纳米管模板为埃洛石纳米管或纤蛇纹石纳米管。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属盐为锌、钴、铁的硝酸盐、醋酸盐、氯化盐中的一种或两种以上混合。4.根据权利要求3所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭珍，李芮，董琰峰，赵宗彬，邱介山，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21