[发明专利]一种氮掺杂竹节状碳纳米管的制备方法

摘要

本发明公开了一种氮掺杂竹节状碳纳米管的制备方法，采取大孔树脂为碳前驱体，以过渡金属为催化剂，以甘氨酸为氮源制备得到氮掺杂竹节状多壁碳纳米管，并将其应用在能源器件中。本方法原料来源丰富，成本低廉，制备工艺简单，程序简短，克服了现有技术中制备碳纳米管存在的成本高、环境友好性差、不利于大规模生产的技术问题，有利于产业化生产。从产品性能来看，本发明所制备的氮掺杂多壁碳纳米管石墨化程度高、导电性好、比表面积大、具有明显竹节形状，具有优异的电化学性能，可用作燃料电池、锂离子电池和超级电容器材料。基于本发明的产品制备和产品性能优势，将使其具有非常广泛的应用前景和巨大的商业价值。

主权项

1.一种氮掺杂竹节状碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1、选取大孔树脂为碳前驱体，对树脂进行预处理；其中，所述大孔树脂为大孔吸附树脂，所述大孔吸附树脂为中极性或极性的XAD系列树脂为大孔吸附树脂，AB‑8或NKA系列大孔吸附树脂中的一种或一种以上；S2、将步骤S1经过预处理的大孔树脂漂洗至中性，干燥；S3、将金属盐溶液加入到步骤S2中经过干燥的大孔树脂中，在N2氛围和搅拌的条件下，混合5～15h，漂洗抽滤至中性；然后再加入金属盐溶液，混合5～15h，漂洗抽滤至中性，如此重复5～10次；最后将漂洗至中性的树脂于60～80℃干燥6～12h，得到吸附有金属离子的大孔树脂；S4、将步骤S3中大孔树脂放入石英舟，在N2氛围下在管式炉中，以2～10℃/min的升温速率升温至900～1100℃，保温30～120min，再以2～10℃/min的降温速率降至室温，得到碳粉；S5、将步骤S4得到的碳粉研磨后与甘氨酸分别以一定的质量比放入30mL去离子水中超声混合后进行搅拌，加热到80℃直至蒸干水分；S6、将步骤S5得到的混合物放入石英舟，在N2氛围下放入管式炉中，以2～10℃/min的升温速率升温至800～1000℃，保温30～120min，再以2～10℃/min的降温速率降至室温，得到氮掺杂竹节状碳纳米管。