[发明专利]复合纳米碳纸及其制备方法

权利要求书

1.一种复合纳米碳纸，其特征在于，所述纳米碳纸具有复合夹心结构，它包括：

由具有宏观无纺布形态的碳纳米管纸形成的骨架网络；

沉积在构成碳纳米管纸的碳纳米管表面的MnO₂金属氧化物层；

以及，覆设在所述骨架网络上的石墨烯层；

所述纳米碳纸中石墨烯材料的含量在10wt%以下，MnO₂金属氧化物的含量在50wt%以下。

2.根据权利要求1所述的复合纳米碳纸，其特征在于，所述碳纳米管纸具有由无序碳纳米管交织组成的多孔网络结构，且在所述多孔网络结构中还渗入石墨烯材料。

3.根据权利要求1所述的复合纳米碳纸，其特征在于，所述MnO₂金属氧化物层为包裹在碳纳米管表面的连续膜层或者离散修饰在碳纳米管表面的MnO₂颗粒形成的非连续膜层。

4.根据权利要求1所述的复合纳米碳纸，其特征在于，所述石墨烯层由氧化石墨烯、还原石墨烯和纯石墨烯中的任意一种或两种以上的组合形成。

5.如权利要求1所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，该方法为：

首先取碳纳米管制成碳纳米管悬浮分散液，并过滤形成碳纳米管纸，其后，在碳纳米管纸中沉积MnO₂，从而在碳纳米管表面形成MnO₂金属氧化物层，最后，在碳纳米管纸上覆设石墨烯材料，获得目标产物。

6.根据权利要求5所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，该方法中是采用将碳纳米管分散于溶剂中的方式形成碳纳米管悬浮分散液的；

所述溶剂至少选自水、乙醇、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯和氯仿等溶剂中的任意一种以上。

7. 根据权利要求6所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，所述溶剂中还含有分散剂，所述分散剂至少选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素等聚合物，十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、吐温-80和曲拉通-100中的任意一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求5所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，该方法中是采用无压过滤或真空过滤方法制备形成碳纳米管纸的，且所述碳纳米管纸的厚度为1μm-1mm。

9.根据权利要求5所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，该方法中至少采用了下列方式中的任意一种从而实现在碳纳米管纸中沉积MnO₂：

（1）MnO₂与碳纳米管的机械混合；

（2）恒电流电沉积；

（3）循环伏安电沉积；

（4）恒电压电沉积；

（5）电泳沉积；

（6）化学反应沉积MnO₂，所述化学反应包括水热合成MnO₂的反应。

10.根据权利要求5所述复合纳米碳纸的制备方法，其特征在于，该方法中至少采用了下列方式中的任意一种从而实现在沉积有MnO₂的碳纳米管纸上覆设石墨烯材料的：

（1）在碳纳米管纸上CVD生长石墨烯材料；

（2）将碳纳米管纸在石墨烯分散液中浸润；

（3）在碳纳米管纸表面涂覆石墨烯分散液。