[发明专利]双层石墨烯管及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双层石墨烯管，其特征在于，所述双层石墨烯管包括外层管和内层管，所述内层管掺杂氮元素，所述外层管和所述内层管之间的距离为5～20纳米，

其中，所述双层石墨烯管直径为100～2000纳米，长度为5～50微米。

2.一种制备权利要求1所述双层石墨烯管的方法，其特征在于，包括：

(1)将镁盐溶液和尿素溶液进行混合，以便得到混合液；

(2)将所述混合液在水热釜中进行水热反应，然后抽滤、干燥、煅烧，以便得到MgO模板；

(3)将所述MgO模板置于高温反应器中持续升温，同时通入第一气体，达到第一预定温度后，向所述高温反应器中通入第二气体；

(4)将步骤(3)得到的反应产物分散于含有镁盐溶液和尿素溶液的混合液中，然后在第二预定温度下反应；

(5)将步骤(4)得到的反应产物置于高温反应器中持续升温，同时通入所述第一气体，达到第三预定温度后，向所述高温反应器中通入第三气体；

(6)将步骤(5)得到的反应产物与酸液混合，然后干燥，以便得到所述双层石墨烯管，

其中，在步骤(1)中，所述镁盐溶液中镁离子浓度为0.01～3mol/L，所述尿素溶液的浓度为0.01～1.5mol/L，所述镁盐溶液和所述尿素溶液的质量为5:1～15:1；

在步骤(3)中，所述第一气体为含有氢气和保护气的混合气，所述氢气流量为0.1～3L/min，所述保护气流量为0.5～10L/min，所述氢气与所述保护气的流量比为(0.1～6)：1；所述第二气体为含有氩气和反应气的混合气，所述氩气流量为0.1～2L/min，所述反应气流量为0.1～2L/min；

在步骤(4)，所述镁盐溶液中镁离子浓度为0.01～1mol/L；

在步骤(5)，所述第三气体为含有氩气与反应气的混合气，所述氩气流量为0.1～2L/min，所述反应气流量为0.1～2L/min，

在步骤(6)，步骤(5)得到的所述反应产物与所述酸液的质量比为1:1.9～1:3。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述镁盐溶液包括硝酸镁、氯化镁、硫酸镁和醋酸镁中的至少之一。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述水热反应的温度为120～200摄氏度，时间为0.5～10小时。

5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煅烧的温度为500～1000摄氏度，时间为3～10小时，气氛为空气、氧气和氮气中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述保护气为氮气、氩气和氦气中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述反应气为三聚氰胺、乙腈、丙腈、丁腈和甲烷/氨气中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第一预定温度为800～1200摄氏度，所述第一预定温度下反应时间为5～60min。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述镁盐溶液包括硝酸镁、氯化镁、硫酸镁和醋酸镁中的至少之一。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述尿素溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述第二预定温度为80～99摄氏度，反应时间为10～48小时。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(5)，所述反应气为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔和丙烯中的至少一种。