[发明专利]一种三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管及其制备方法

权利要求书

1.一种三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管的制备方法，其步骤如下:

A. 将可溶性镍盐与水溶性高聚物软模板、水合肼通过水热法制备一维镍纳米棒，

步骤A具体如下：

A-1. 将水溶性高聚物软模板溶于水合肼中，进行超声震荡，同时加热后恒温；

A-2. 配置可溶性镍盐溶液，滴加至A-1的溶液中，滴加完毕后继续超声震荡30分钟反应；

A-3. 将A-2中的反应物取出，离心，将得到的固体先后用乙醇和蒸馏水洗涤几次，干燥后得到一维镍纳米棒；

B. 通过化学气相沉积法制备包被所述一维镍纳米棒的石墨烯纳米管，

步骤B具体如下：

B-1. 将一维镍纳米棒置于氩气与氢气混合气流下，加热至750-1200℃后保持恒温，

B-2. 接着通入甲烷气体一段时间，然后关闭甲烷气体的通入，同时停止加热，冷却固体至室温，

B-3. 将固体加入稀盐酸并加热，充分反应后离心，得到的固体先后用乙醇与

蒸馏水洗涤，最后干燥得到石墨烯纳米管；

C. 然后将石墨烯纳米管浸泡在无机盐前驱体溶液中，得到包裹无机盐前驱体涂层的石墨烯纳米管，所述无机盐前驱体选自亚铁氰化钾，亚铁氰化钠;

D. 再将步骤C得到的具有涂层的石墨烯纳米管，然后加热升温促使无机盐前驱体涂层分解，并在石墨烯管外生长出掺氮碳纳米管，得到树枝状氮掺杂石墨烯纳米管，

E. 最后利用熔融法将溶有硫的溶液与树枝状掺氮石墨烯纳米管复合，得到三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性镍盐选自硫酸镍，硝酸镍；所述水溶性高聚物软模板为聚乙烯吡咯烷酮，所述A-1中加热温度为50-120℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，B-1步骤中，氢气与氩气流量比为1:1-1:10，恒温的时间为1-30分钟；

B-2步骤中，通入的甲烷气体与氩气气流比为1:100 -1:600，通入时长为1-30分钟。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D中，在氮气气氛下加热脱水一段时间，加热脱水温度为100-200℃，脱水时间为6-36小时;

掺氮石墨烯纳米管生长温度为700-1200℃，生长时间为3-24小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤E为三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管分散于硫的二硫化碳溶液中，然后将一边搅拌一边加热使二硫化碳蒸发完毕，得到固体；然后将前述固体在氮气气氛下加热，得到用于锂硫电池的复合正极材料；其中氮气气氛下加热温度为100-200℃。

6.一种如权利要求1-5任一项所述制备方法制备得到的三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管。

7.一种锂硫电池，其包括：电池正负极壳体，隔膜，电解液，弹片，钢片，正负极集流器，正负极材料，所述正极材料为如权利要求1-5任一项所述方法制备得到的三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管。