[发明专利]一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶，首先利用聚吡咯气凝胶制备氮掺杂碳纳米管气凝胶，然后将其浸渍于多巴胺溶液中进行聚合改性，再依次、反复浸渍于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中制备氮掺杂碳纳米管/ZIF-67复合气凝胶，最后经焙烧得到氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶；

其制备方法包括如下步骤：

1）利用聚吡咯气凝胶制备氮掺杂碳纳米管气凝胶；

2）将氮掺杂碳纳米管气凝胶浸泡于多巴胺溶液中，调节所得混合液的pH值至8～9，对氮掺杂碳纳米管气凝胶进行聚合改性；

3）将经步骤2）改性后的氮掺杂碳纳米管气凝胶依次置于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行浸泡处理，重复上述浸泡步骤，将所得产物进行洗涤、干燥，得氮掺杂碳纳米管/ZIF-67复合气凝胶；

4）将氮掺杂碳纳米管/ZIF-67复合气凝胶在保护气氛下进行焙烧，得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶；

步骤3）中采用的各原料按重量份计为：改性后的聚吡咯气凝胶 4~6份，硝酸钴的甲醇溶液 300~600份，2-甲基咪唑的甲醇溶液 300~600份；其中硝酸钴所占重量份数为10~30份，2-甲基咪唑所占重量份数为30~60份。

2.一种权利要求1所述氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）利用聚吡咯气凝胶制备氮掺杂碳纳米管气凝胶；

2）将氮掺杂碳纳米管气凝胶浸泡于多巴胺溶液中，调节所得混合液的pH值至8～9，对氮掺杂碳纳米管气凝胶进行聚合改性；

3）将经步骤2）改性后的氮掺杂碳纳米管气凝胶依次置于硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液中进行浸泡处理，重复上述浸泡步骤，将所得产物进行洗涤、干燥，得氮掺杂碳纳米管/ZIF-67复合气凝胶；

4）将氮掺杂碳纳米管/ZIF-67复合气凝胶在保护气氛下进行焙烧，得氮掺杂碳纳米管/四氧化三钴复合气凝胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺溶液中多巴胺的浓度为3~5mg/mL。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述聚合改性温度为室温，时间为18~24h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述浸泡处理时间为1~3h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中所述重复次数为6~10次。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为700~900^oC，时间为2~4h。