[发明专利]在纳米管的内表面和外表面及纳米管层间掺杂金属、金属氧化物和金属配合物及纳米管的制备方法

权利要求书

1.一种多壁钛基纳米管阵列，其含有一种或多种金属或非金属掺杂剂，其中所述的掺杂剂包括位于纳米管的表面、层间和核中至少一处上的离子、化合物、簇和颗粒。

2.根据权利要求1所述的多壁钛基纳米管阵列，还包括：

至少第一掺杂剂和第二掺杂剂，其以金属或非金属的离子、化合物、簇或颗粒形式存在，其中所述的第一掺杂剂和第二掺杂剂具有选自如下的配置：

第一掺杂剂位于纳米管表面上，且第二掺杂剂位于纳米管层间(夹层)；

第一掺杂剂位于纳米管表面上，且第二掺杂剂位于纳米管核中；和

第一掺杂剂位于纳米管核中核中，且第二掺杂剂位于纳米管层间(夹层)。

3.根据权利要求1所述的多壁钛基纳米管阵列，还包括：

第三掺杂剂，其为金属或非金属的离子、化合物、簇或颗粒形式，其中所述的第一、第二和第三掺杂剂具有如下的配置：第一掺杂剂位于纳米管表面上，第二掺杂剂位于纳米管层间，第三掺杂剂位于纳米管核中。

4.根据权利要求1所述的多壁钛基纳米管阵列，还包括：

所述掺杂剂含有选自第一副族、第二副族、第四副族、第五族和第八族元素的无机掺杂材料，或

掺杂剂含有选自钒、钴、铜、锌、钯、银、铂和金的用作金属或非金属掺杂剂的材料，或

掺杂剂含有非金属有机化合物。

5.根据权利要求1所述的多壁钛基纳米管阵列，其中所述的掺杂剂包括非金属染料。

6.根据权利要求5所述的多壁钛基纳米管阵列，其中所述的染料包括选自酸蓝、甲基橙、酸黄、酞菁铜3,4’,4’,4”-四磺酸四钠盐和活性黑5中的至少一种材料。

7.一种制备多壁钛基纳米管的方法，所述多壁钛基纳米管含有位于纳米管核中的金属和/或非金属的掺杂剂，该方法包括：

提供钛基前驱体；

将钛基前驱体转化为钛基层状材料，以形成钛基纳米片；以及

将钛基纳米片转化为多壁钛基纳米管。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在非原位工艺中，通过在中间阶段中制备钛的均匀混合物，随后通过微波水热辐射以产生钛酸纳米片，从而通过使用微波辅助碱性水热合成由钛基前驱体形成钛基纳米结构；

在酸的水溶液或水中混合过渡金属，诱导产生转化过程；以及

使用微波水热辐射工艺掺杂所形成的钛基纳米结构。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在含有2M-15M的无机碱或2M-5M的有机碱的溶液中，通过水热或溶剂热处理，将钛基前驱体转化为钛基纳米片，

其中所述的无机和有机碱包括选自氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、四甲基氢氧化铵(TMAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)和四丙基氢氧化铵(TPAOH)的材料；以及

在所述的转化过程中采用连续式或脉冲式微波辐射方式。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括利用10mM-100mM的掺杂剂溶液清洗钛基前驱体。