[发明专利]一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶，它通过将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中进行聚合改性，然后将改性后的聚吡咯气凝胶依次、反复浸渍于钴盐有机溶液和2-甲基咪唑有机溶液中，得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶；最后在保护气氛下进行焙烧，得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶；

包括以下步骤：

1）将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中，调节所得混合液的pH值至8.0～9.0，对聚吡咯气凝胶进行聚合改性；

2）将经步骤1）改性后的聚吡咯气凝胶依次置于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行浸泡处理，重复上述浸泡步骤，将所得产物进行洗涤、干燥，得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶；

3）将所得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶在保护气氛下进行焙烧，得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶；

步骤2）中采用的各原料按重量份数计为：改性后的聚吡咯气凝胶 3~6份，硝酸钴的甲醇溶液 300~600份，2-甲基咪唑的甲醇溶液 300~600份；其中硝酸钴所占重量份数为10~30份，2-甲基咪唑所占重量份数为20~40份。

2.一种权利要求1所述氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将聚吡咯气凝胶浸渍于多巴胺溶液中，调节所得混合液的pH值至8.0～9.0，对聚吡咯气凝胶进行聚合改性；

2）将经步骤1）改性后的聚吡咯气凝胶依次置于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行浸泡处理，重复上述浸泡步骤，将所得产物进行洗涤、干燥，得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶；

3）将所得聚吡咯/ZIF-67复合气凝胶在保护气氛下进行焙烧，得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺溶液中多巴胺的浓度为3~5mg/mL。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述聚合改性温度为室温，时间为18~24h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中采用的各原料按重量份数计为：改性后的聚吡咯气凝胶 3~6份，硝酸钴的甲醇溶液 300~600份，2-甲基咪唑的甲醇溶液300~600份；其中硝酸钴所占重量份数为10~30份，2-甲基咪唑所占重量份数为20~40份。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述每次浸泡处理时间为1~3h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述重复次数为6~10次。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述保护气体为氮气或氩气，焙烧温度为700~900^oC，焙烧时间为2~4h。

9.一种权利要求1所述氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶在超级电容器中的应用。