[发明专利]利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法

权利要求书

1.一种利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备先驱体——含氮掺杂模板的碳包覆铁复合纳米颗粒

将管式炉温度升至600～1350℃，通入氮源气体以及惰性气体；同时将质量比为5:80～20:1的催化剂与碳源形成的先驱体原料试剂经蠕动泵由管式炉内部的喷射器喷入进行反应，反应结束后，得到含氮掺杂模板的碳包覆铁复合纳米颗粒，即先驱体；其中：所述的催化剂为羰基铁；

(2)制备氮掺杂的碳纳米笼

将步骤(1)得到的先驱体置于无机酸溶液中，加热搅拌；再加去离子水冲洗、过滤，直至滤液呈中性，烘干，得到除掉铁颗粒的氮掺杂碳纳米笼；

(3)热处理脱附氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼

将步骤(2)所得的氮掺杂碳纳米笼置于真空管式炉中，抽真空，加热至200～400℃后，保温0.5～3小时脱附氮掺杂模板，再随炉冷却即得超高比表面积的多孔壁碳纳米笼，其比表面积为950m²/g或者1200m²/g；其中：

步骤(1)中，氮源气体为氨气或一氧化氮；碳源为丙酮。

2.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(1)中，惰性气体选自氮气、氩气中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(1)中，通入氮源气体时，流速为10～300毫升·分钟^－1；通入惰性气体时，流速为16～160升·小时^－1。

4.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(1)中，先驱体原料试剂用蠕动泵输入喷射器，输入速度为10～120毫升·小时^－1。

5.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(2)中，无机酸溶液为盐酸和硝酸的混合溶液。

6.根据权利要求5所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(2)中，盐酸和硝酸的体积比为10：1～0：1；所述的硝酸体积比浓度为69％，所述的盐酸体积比浓度为37％。

7.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(2)中，加热温度至60～100℃。

8.根据权利要求1所述的利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，步骤(3)中，真空管式炉加热至200～400℃时，升温速度为3～10℃·min^-1。