The invention discloses a controllable nitrogen doped carbon nanotube preparation method. The method first dissolves metal salts, carbon sources and nitrogen sources into water or ethanol solution, stirring at 60 to 80 degrees Celsius to form a sol by volatilizing to form a gel, then placing the sol at 80 to 120 degrees Celsius to form gel. Finally, the gelatinous precursor is thermally treated and carbonized at a temperature of 2 to 4h at 350 to 650 degrees Celsius, and then heat up 5 at 1000 750 degrees Celsius. Nitrogen-doped carbon nanotubes (CNTs) containing metal or metal sulfides were synthesized after 10 hours of corrosion. The sol gel method of the invention can effectively control the diameter and length of the nitrogen doped carbon nanotube, and the nitrogen content, the pore structure and the electrical conductivity can be adjusted. The nitrogen-doped carbon nanotubes prepared by the invention are applied to the electrode materials of the battery, which effectively improves the cycle life of the battery and has good electrochemical performance, and are expected to be applied in the fields of electrochemical catalysis, energy conversion and energy storage.
【技术实现步骤摘要】
一种可控的氮掺杂碳纳米管的制备方法
本专利技术涉及一种可控的氮掺杂碳纳米管的制备方法,属于材料制备
技术介绍
碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,层间距为0.34nm。呈现六角形网格结构的弯曲碳管因具有特殊的电学、化学和力学性能受到人们的广泛关注。由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化,相比SP3杂化,SP2杂化中S轨道成分比较大,使碳纳米管具有高模量和高强度。碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键,由于共轭效应显著,碳纳米管具有一些特殊的电学性质。此外,碳纳米管具有良好的传热性能和非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高。碳纳米管广泛,目前广泛地应用在催化、电化学储能领域,并且对这些领域的发展起到了巨大的推动作用。目前碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、高温热掺杂法、电弧放电法、有机气体等离子体分解法等。但这些方法涉及的合成设备和制作工艺复杂、合成原料受限,极大地制约了碳纳米管的发展和应用。异质元素的掺杂能够使得碳纳米管的结构和性质发生变化,增强碳纳米管的电子发射性能,尤其是氮掺杂碳材料受到极大关注,并且由于氮元素能够提升原来惰性的碳纳米管表面活性,因而具有更优良的电子传输效应和储能性能,于是碳纳米管的衍生物——含氮的碳纳米管便逐渐被人们研发和利用起来。传统的合成氮掺杂碳纳米管的方法有:基于粉末催化剂的聚团氮掺杂碳纳米管合成法、化学气相沉积法、水热法和高温热掺杂法等。上述方法存在工艺复杂、污染严重、成本较高和难以大规模广泛生产等各种问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可控的氮掺杂碳纳米管的制备 ...
【技术保护点】
1.一种可控的氮掺杂碳纳米管的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:按过渡金属盐与氮源的摩尔比为1:10‑80,金属盐与碳源的摩尔比为0.5‑4:1,将金属盐、碳源和氮源溶于水或乙醇溶液中,搅拌混合均匀后,置于60‑80℃下搅拌形成溶胶,将溶胶干燥后得到前驱体,惰性气体保护下,按升温速率为2‑5℃/min,将前驱体置于350‑650℃保温反应2‑4h,之后以相同的升温速率升至750‑1000℃,保温5‑10h,反应结束后冷却至室温,得到含金属或金属硫化物的掺氮碳纳米管。
【技术特征摘要】
1.一种可控的氮掺杂碳纳米管的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:按过渡金属盐与氮源的摩尔比为1:10-80,金属盐与碳源的摩尔比为0.5-4:1,将金属盐、碳源和氮源溶于水或乙醇溶液中,搅拌混合均匀后,置于60-80℃下搅拌形成溶胶,将溶胶干燥后得到前驱体,惰性气体保护下,按升温速率为2-5℃/min,将前驱体置于350-650℃保温反应2-4h,之后以相同的升温速率升至750-1000℃,保温5-10h,反应...
【专利技术属性】
技术研发人员:夏晖,郭秋卜,杨梅,翟腾,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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