[发明专利]一种一维同轴双纳米管复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1. 一种一维同轴双纳米管复合材料，其特征在于：该复合材料是由α-MnSe₂内管和氮掺杂碳纳米管外管（N-C外管）组成的平均长度0.5-10μm、平均直径约100nm的一维同轴双纳米管α-MnSe₂@N-C DNTs，其中α-MnSe₂内管和氮掺杂碳纳米管外管紧紧生长在一起形成同轴的中空双纳米管结构。

2.根据权利要求1所述的一维同轴双纳米管复合材料，其特征在于：所述一维同轴双纳米管α-MnSe₂@N-C DNTs中α-MnSe₂的质量百分含量为5%-90%，N-C DNTs的质量百分含量为10%-95%。

3.根据权利要求1所述的一维同轴双纳米管复合材料，其特征在于：所述氮掺杂碳纳米管外管的平均壁厚为2-50nm。

4.一种权利要求1-3中任意一项所述的一维同轴双纳米管复合材料的制备方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：将KMnO₄加入水中搅拌，再加入质量分数为36%的盐酸溶液并搅拌混合均匀，然后将混合溶液转移至不锈钢高压釜中于140℃水热反应得到α-MnO₂ NTs前驱体；

步骤S2：将步骤S1得到的α-MnO₂ NTs前驱体加入到三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，再加入盐酸多巴胺进行反应在α-MnO₂ NTs前驱体表面包覆一层聚多巴胺得到α-MnO₂@PDA DNTs中间产物；

步骤S3：在惰性气体保护下，将步骤S2得到的α-MnO₂@PDA DNTs中间产物置于管式炉中以1-10℃/min的升温速率升温至300-900℃煅烧得到MnO@N-C DNTs；

步骤S4：将步骤S3得到的MnO@N-C DNTs与Se粉按MnO:Se=1:1.1的摩尔比混合，再将混合物置于石英玻璃管中抽真空，然后置于管式炉中以1-15℃/min的升温速率升温至300-750℃煅烧得到一维同轴双纳米管复合材料α-MnSe₂@N-C DNTs。

5.根据权利要求4所述的一维同轴双纳米管复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将0.658g KMnO₄加入70mL水中搅拌25min，再加入2.5mL质量分数为36%的盐酸溶液并搅拌15min混合均匀，然后将混合溶液转移至100mL的不锈钢高压釜中于140℃水热反应10h，真空抽滤，用去离子水反复洗涤沉淀，于80℃干燥10h得到α-MnO₂ NTs前驱体；

步骤S2：将600mg步骤S1得到的α-MnO₂ NTs前驱体加入到750mL摩尔浓度为10mmol/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，先室温搅拌5min再超声5min，然后再室温磁力搅拌30min，随后加入300mg盐酸多巴胺，再持续搅拌6h，离心分离，用乙醇和去离子水反复洗涤沉淀，于80℃干燥8h得到α-MnO₂@PDA DNTs中间产物；

步骤S3：在高纯氮气保护下，将步骤S2得到的α-MnO₂@PDA DNTs中间产物置于管式炉中以3℃/min的升温速率升温至400℃煅烧2h，自然冷却至室温得到MnO@N-C DNTs；

步骤S4：将步骤S3得到的MnO@N-C DNTs与Se粉按MnO:Se=1:1.1的摩尔比混合，再将混合物置于石英玻璃管中抽真空，然后置于管式炉中以10℃/min的升温速率升温至500℃煅烧50h，自然冷却至室温得到一维同轴双纳米管复合材料α-MnSe₂@N-C DNTs。

6.权利要求1-3中任意一项所述的一维同轴双纳米管复合材料在锂离子电池负极材料中的应用，由于一维同轴双纳米管复合材料α-MnSe₂@N-C DNTs具有特殊的结构形貌和高的电导率，展示出优异的储锂倍率性能和超长的高倍率循环性能。