[发明专利]一种螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

1)将催化剂活性组分、载体组分和掺杂组分负载在氧化石墨烯上，制备负载有催化剂的氧化石墨烯催化剂前躯体，然后经活化、粉碎后得到石墨烯催化剂颗粒，所述石墨烯催化剂颗粒大小为1～100纳米，所述石墨烯催化剂颗粒中催化剂活性组分质量占比0.1％～20％、载体组分质量占比1％～80％、石墨烯质量占比0.5％～95％，各占比之和为100％；

2)将石墨烯催化剂颗粒通过化学气相沉积制得螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物前驱体，经混酸纯化后制得螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物，所述混酸为浓硫酸与浓硝酸的混合物，二者体积比3:1。

2.根据权利要求1所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，步骤1)所述氧化石墨烯催化剂前躯体的制备方法为浸渍法、共沉淀法、高压水热法、溶胶-凝胶法、离子交换法中的一种或两种以上联合使用。

3.根据权利要求1所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，步骤1)所述催化剂活性组分为含铁、钴、镍、铬、钼、钨、锡、铟、铜、硫、磷、氮或钠元素的氧化物、氢氧化物、氯化物、氰化物、氟化物、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、有机酸盐中的一种或两种以上的组合；所述载体组分为硅、镁或铝元素的氧化物、氢氧化物、硅酸盐中的一种或两种以上的组合；所述掺杂组分为柠檬酸、水、乙醇、丙酮分散剂中一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，步骤1)所述氧化石墨烯是以鳞片石墨、可膨胀石墨或膨胀石墨为原料，经插层剂插层后再经氧化剂氧化制得的。

5.根据权利要求5所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，所述插层剂为浓硫酸；氧化剂为氯酸钾、硫酸硝酸混酸、高锰酸钾中的一种。

6.根据权利要求1所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，步骤1)所述活化是指在惰性气体氛围下，600℃～1000℃条件下反应0.5～24小时。

7.根据权利要求1所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，步骤2)所述化学气相沉积是指使用碳源、载气的混合气体，在反应温度为600-1200℃下进行反应。

8.根据权利要求7所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积过程采用的反应器形式为固定床、移动床或流化床。

9.根据权利要求7所述的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的制备方法，其特征在于，所述碳源使用的是七碳以下的低碳气体：甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、环己烷、正己烷、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合物；载气使用氮气、氦气、氢气中的一种或两种以上的混合物，控制碳源的分压小于总压力的70％。

10.权利要求1-9任意一项所述方法制备的螺旋碳纳米管-石墨烯杂化物的应用，其特征在于，所述杂化物单独或者复合高分子材料用作力学材料、电学材料、热学材料、声学材料或光学材料。