[发明专利]一种空心氮掺杂碳纳米管的制备方法

权利要求书

1.一种空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，以正硅酸乙酯(TEOS)为二氧化硅前驱体、3-氨基甲醛树脂(APF)为碳源、氮源，制备空心氮掺杂碳纳米管，其特征在于，所述制备方法步骤如下：

(1)制备反胶束体系

将Brij系列非离子表面活性剂溶解在环己烷中，并置于温度为50℃的恒温水浴锅中，在搅拌条件下，通过移液管加入氯化镍(NiCl₂)溶液，并搅拌直至均匀，然后滴加水合肼，继续搅拌3小时，得到镍肼反胶束体系；

(2)制备镍肼@SiO₂复合纳米棒

向镍肼反胶束体系中连续加入三乙胺和正硅酸乙酯(TEOS)，在磁力搅拌下使二氧化硅涂覆过程进行12小时，在镍肼棒外生成氧化硅外壳，得到镍肼@SiO₂复合纳米棒，然后冷却；

(3)制备镍肼@SiO₂@APF复合材料

将冷却后的镍肼@SiO₂复合纳米棒液体进行离心，并用异丙醇洗涤3次，加入异丙醇、二乙胺溶液、3-氨基酚和甲醛，在室温下搅拌24小时，得到的固体即为镍肼@SiO₂@APF复合材料；

(4)碳化

将固体镍肼@SiO₂@APF复合材料在通入氮气条件下，在管式炉中煅烧后，冷却至室温；

(5)二氧化硅刻蚀

将碳化产物分散在10％氢氟酸溶液中进行刻蚀，除去二氧化硅和镍；通过离心回收产物，用水和乙醇洗涤至中性，并在50℃真空干燥12h，即得空心氮掺杂碳纳米管命名为NCT-x；

(6)活化

将NCT样品与K₂CO₃按1:1的质量比混合，研磨，在氮气环境下2h升温至700℃，保持2h，冷却后用蒸馏水洗涤样品至pH为中性，命名为ANCT-x。

2.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述Brij系列非离子表面活性剂为，Brij 30，Brij 52，Brij 58，Brij O20，Brij S 100，Brij72，Brij 93，Brij97，Brij C10，Brij L23，Brij O10，Brij S10或Brij S20；每15mL环己烷中加入7.6mmol Brij系列非离子表面活性剂。

3.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述NiCl₂溶液的浓度为0.5～2mol/L，NiCl₂溶液的加入量为1.0～3.0mL，水合肼和氯化镍的摩尔比为6.1。

4.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述三乙胺的加入量为0.5～3mL；所述正硅酸乙酯(TEOS)的加入量为1～5mL。

5.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述3氨基酚和甲醛的摩尔比为0.49；3-氨基酚的加入量为0.5～2.0g；所述甲醛的加入量为0.7～2.8mL。

6.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，将复合材料在氮气条件下，在管式炉中以1～5℃/分钟的升温速率升温至600～1000℃，煅烧1～3h，以5～20℃/分钟的降温速率降至室温冷却。

7.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述氢氟酸溶液的浓度为0.4～2.5mol/L。

8.如权利要求1所述的空心氮掺杂碳纳米管的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述离心分离转速为3500～6000rpm。