[发明专利]一种石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，由石墨碳和金属氮化物复合形成石墨碳/金属氮化物双壁纳米管阵列；所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列的制备方法，包括如下步骤：

S1.将ZnO纳米棒阵列浸入五碳糖或六碳糖溶液中，在真空条件下热处理得到ZnO/石墨碳复合纳米棒阵列，糖溶液浓度为1～10mol/L，浸入时间为0.5～6h，热处理温度为900～1100℃，热处理时间为1～6h；

S2：将S1中制备的ZnO/石墨碳复合纳米棒阵列作为阴极，在金属盐溶液中通过电沉积方法制备得到ZnO/石墨碳/金属氧化物复合纳米棒阵列，金属盐溶液的浓度为0.5～2mol/L，电流密度为1～20mA/cm²，电沉积时间为20～30min；

S3：将S2制备的ZnO/石墨碳/金属氧化物复合纳米棒阵列在氨气下热处理得到ZnO/石墨碳/金属氮化物复合纳米棒阵列，热处理温度为500～1000℃，热处理时间为0.5～2h，氨气流量为20～200sccm；

S4：将S3制备的ZnO/石墨碳/金属氮化物复合纳米棒阵列通过酸处理得到石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，酸浓度为0.2～1.0mol/L，酸处理时间为0.2～2h。

2.如权利要求1所述石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，所述金属氮化物为氮化猛、氮化钴、氮化铁、氮化镍或氮化锰钴。

3.如上述权利要求1所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，所述石墨碳/金属氮化物双壁纳米管阵列的管径为300～1000nm，长度为1～20μm，石墨碳壁厚度为20～200nm，金属氮化物壁厚度为20～400nm。

4.如权利要求1所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，S2中所述金属盐溶液为Mn(NO₃)₂、Fe(NO₃)₂、Co(NO₃)₂或Ni(NO₃)₂。

5.如权利要求1所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，S4中所述酸处理时间为20min。

6.如权利要求1所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，S1中所述ZnO纳米棒阵列由如下步骤制备得到：在Zn(NO₃)₂的水溶液中加入醋酸铵，恒温，搅拌，电沉积制备得到ZnO纳米棒阵列，恒温温度为60～100℃，恒温时间0.5～6h，搅拌时间2～30min。

7.如权利要求6所述石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，所述Zn(NO₃)₂水溶液的浓度为0.2～4.00mol/L，醋酸铵的浓度为0.01～0.8mol/L。

8.如权利要求6所述石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列，其特征在于，所述电沉积制备得到ZnO纳米棒阵列中的电沉积的阴极为金属钛片，电沉积时间为12～60min，电流密度为1～10mA/cm²。

9.如权利要求1～8任一项所述的石墨碳/金属氮化物复合纳米管阵列在超级电容器电极材料中的应用。