[发明专利]硼氮共掺的碳纳米管薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜，其特征在于，碳纳米管相互交错搭接形成多孔网络结构，碳纳米管的管径为50-70nm，所述碳纳米管的端口呈现出直径在80-100nm的球形封口；

通过以下方法制备：

步骤1，按照(90-100):(1.3-1.7):(0.5-1.5)的质量比称量乙醇、二茂铁和噻吩得到混合溶液，再加入所述混合溶液1-3wt.％的硼酸和2-4wt.％的吡啶，在40-60℃分散均匀，作为前躯体溶液；

步骤2，将CVD炉完全密封，持续通入惰性保护气体以排除炉内空气，调节CVD炉升温至1100-1200℃并保温2-5h，为后续碳纳米管膜的生长提供恒温环境；

步骤3，关闭惰性保护气体，持续通入H₂作为反应气至H₂充满整个炉膛，再以3-8mL/h的注液速率经过超声雾化装置，将步骤1所述的前躯体溶液以均匀分散的雾状液滴形式注入炉内，在1100-1200℃进行反应，反应完成后在炉膛底部收集硼氮共掺的碳纳米管薄膜。

2.如权利要求1所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气、氩气或氦气，所述步骤3中通入H₂的速度为700-900sccm。

3.如权利要求1所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜，其特征在于，所述步骤3的反应时间为10-30min，所述硼氮共掺的碳纳米管薄膜的形态为筒状类薄膜。

4.如权利要求1所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜，其特征在于，所述步骤1中硼酸的质量为所述混合溶液质量的2％，吡啶的质量为所述混合溶液质量的4％，所述步骤1中乙醇、二茂铁和噻吩的质量比为95:1.5:1，所述步骤3中的注液速率为4mL/h。

5.如权利要求1所述的硼氮共掺的碳纳米管薄膜在电池电极中的应用，所述硼氮共掺的碳纳米管薄膜的质量比电容为130-150F·g^-1。

6.一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照(90-100):(1.3-1.7):(0.5-1.5)的质量比称量乙醇、二茂铁和噻吩得到混合溶液，再加入所述混合溶液1-3wt.％的硼酸和2-4wt.％的吡啶，在40-60℃分散均匀，作为前躯体溶液；

步骤2，将CVD炉完全密封，持续通入惰性气体，以排除炉内空气，调节CVD炉升温至1100-1200℃并保温2-5h，为后续碳纳米管膜的生长提供恒温环境；

步骤3，关闭惰性保护气体，持续通入H₂作为反应气至H₂充满整个炉膛，再以3-8mL/h的注液速率经过超声雾化装置，将步骤1所述的前躯体溶液以均匀分散的雾状液滴形式注入炉内，在1100-1200℃进行反应，反应完成后在炉膛底部收集硼氮共掺的碳纳米管薄膜。

7.如权利要求6所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气、氩气或氦气，所述步骤3中通入H₂的速度为700-900sccm。

8.如权利要求6所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3的反应时间为10-30min，所述硼氮共掺的碳纳米管薄膜的形态为筒状类薄膜。

9.如权利要求6所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中硼酸的质量为所述混合溶液质量的2％，吡啶的质量为所述混合溶液质量的4％，所述步骤1中乙醇、二茂铁和噻吩的质量比为95:1.5:1，所述步骤3中的注液速率为4mL/h。

10.如权利要求6所述的一种硼氮共掺的碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述CVD炉的密封方式为水封或油封，所述CVD炉为炉膛顶部设有超声雾化装置的立式CVD炉。