[发明专利]一种纳米碳管@二氧化钛纳米晶@碳的复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将酸化纳米碳管分散于乙醇中，依次加入十六胺和氨水，搅拌混匀后滴加钛酸异丙酯，继续搅拌得到纳米碳管@水合TiO₂；

(2)将步骤(1)得到的纳米碳管@水合TiO₂和十二烷基硫酸钠加入到去离子水中，搅拌10～14h后置于冰水浴中，然后加入吡咯单体，搅拌15～30min后加入氯化铁水溶液，继续搅拌4～8h，得到纳米碳管@水合TiO₂@PPy；

(3)将步骤(2)得到的纳米碳管@水合TiO₂@PPy分散于乙醇水溶液中，在150～170℃下进行水热反应14～18h，得到纳米碳管@TiO₂纳米晶@PPy；

(4)将步骤(3)得到的纳米碳管@TiO₂纳米晶@PPy和十二烷基硫酸钠加入到去离子水中，搅拌10～14h后置于冰水浴中，然后加入吡咯单体，搅拌15～30min后加入氯化铁水溶液，继续搅拌4～8h，得到纳米碳管@TiO₂纳米晶@PPy@PPy；

(5)将步骤(4)得到的纳米碳管@TiO₂纳米晶@PPy@PPy在Ar气氛、400～500℃下煅烧1～3h，得到所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料；

所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料中，所述纳米碳管表面均匀生长有一圈TiO₂纳米晶颗粒，所述TiO₂纳米晶颗粒表面包覆有非晶态碳层。

2.根据权利要求1所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料中，所述纳米碳管的直径为10～100nm；

所述TiO₂纳米晶颗粒的粒径为2～50nm；

所述非晶态碳层的厚度为1～10nm。

3.根据权利要求1或2所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料中TiO₂质量百分含量为10％～80％。

4.根据权利要求1所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸化纳米碳管采用下述方法制备得到：将纳米碳管分散于浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，70～90℃加热1～3h后洗涤、干燥得到。

5.根据权利要求1所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸化纳米碳管质量、十六胺质量、氨水体积、钛酸异丙酯体积的比例为10mg：20～100mg：0.05～0.3mL：0.02～0.2mL。

6.根据权利要求1所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米碳管@水合TiO₂质量、十二烷基硫酸钠质量、吡咯单体体积、氯化铁质量的比例为60mg：10～20mg：100～200μL：240～480mg。

7.根据权利要求1所述的纳米碳管@TiO₂纳米晶@碳的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述纳米碳管@TiO₂纳米晶@PPy质量、十二烷基硫酸钠质量、吡咯单体体积、氯化铁质量的比例为60mg：10～20mg：100～200μL：240～480mg。