[发明专利]一种氮掺杂碳纳米管的制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，该制备方法为：

(1)将高纯水和乙醇等体积混合，加入钴源和尿素，进行超声分散，得到混合液；

(2)将混合液在设定温度下进行恒温反应，反应结束后，将反应液冷却至室温得到固体产物，经离心分离、洗涤、干燥，即得Co(OH)₂前驱体；

(3)将Co(OH)₂前驱体以一定升温速率升至设定温度并保持一段时间，得Co₃O₄纳米线；

(4)将Co₃O₄纳米线置于pH＝8.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，超声完全后，取多巴胺置于上述缓冲液中，搅拌、离心、真空干燥，即得Co₃O₄@聚多巴胺；

(5)将Co₃O₄@聚多巴胺在氮气或氩气气氛中进行两段式热处理，每一段热处理均以一定升温速率升至设定温度并保持一段时间，得到Co₃O₄@氮掺杂的碳；

(6)将Co₃O₄@氮掺杂的碳置于盐酸溶液中搅拌，去离子水洗涤、干燥，即得到产品；

步骤(2)所述混合液反应温度为60-120℃，反应时间为6-10小时；

步骤(3)升温速率为1-5℃/分钟，设定温度为200-400℃，保持时间2-4小时；

步骤(5)第一段热处理升温速率为1-5℃/分钟，保持温度为300-700℃，保持时间1-3小时；第二段热处理升温速率为1-10℃/分钟，保持温度为400-1000℃，保持时间1-3小时；

步骤(6)所述盐酸溶液的浓度为0.05-2mol/L，搅拌时间为12-36小时。

2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述钴源为六水合硝酸钴。

3.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸钴的质量与乙醇的体积比为0.01-0.04g/ml。

4.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述尿素与六水合硝酸钴的质量比为1：1-1.3。

5.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合液反应温度为90℃，反应时间为8小时。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(3)升温速率为2℃/分钟，设定温度为300℃，保持时间3小时。

7.根据权利要求1所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述多巴胺与Co₃O₄纳米线的质量比为0.2-2：1。

8.根据权利要求1所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(5)第一段热处理升温速率为2℃/分钟，保持温度为500℃，保持时间2小时；第二段热处理升温速率为5℃/分钟，保持温度为600-800℃，保持时间2小时。

9.根据权利要求1所述的一种氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述盐酸溶液浓度为1mol/L，搅拌时间为24小时。