[发明专利]一种碳纳米管构成的三维有序大孔炭材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管构成的3DOM炭材料，其特征在于，该3DOM炭材料为碳纳米管相互搭接形成具有3DOM结构的蜂巢网络结构，孔壁由大量包裹单个Ni纳米晶的一维碳纳米管交织构成，Ni的晶粒尺寸为2~4 nm，石墨化碳的层间距为0.34 nm，有序大孔的直径为270~360 nm，碳纳米管的外径为8~20 nm，内径为2~5 nm；炭材料是碳和镍的复合，碳指的是纯碳；

所述3DOM炭材料的制备方法包括以下步骤：

(1) 将硝酸镍和柠檬酸固体粉末溶于去离子水溶液中，搅拌均匀作为前驱液，取排列规整的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA微球构成的模板，浸渍到所述前驱液中，经真空抽滤、室温干燥后，得到前驱物；(2) 将步骤(1)所得的前驱物置于管式炉中，在常压惰性气氛下煅烧进行碳化，即得到由碳纳米管构成的3DOM炭材料；所述惰性气氛为氩气，所述煅烧碳化温度为450~1000 ℃，反应时间为60 min，从室温升至目标温度，升温速率为10 ℃/min，压力为常压，煅烧结束后自然降温；

所述的硝酸镍和柠檬酸的摩尔比为2:1。

2.一种权利要求1所述的碳纳米管构成的3DOM炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1) 将硝酸镍和柠檬酸固体粉末溶于去离子水溶液中，搅拌均匀作为前驱液，取排列规整的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA微球构成的模板，浸渍到所述前驱液中，经真空抽滤、室温干燥后，得到前驱物；(2) 将步骤(1)所得的前驱物置于管式炉中，在常压惰性气氛下煅烧进行碳化，即得到由碳纳米管构成的3DOM炭材料；所述惰性气氛为氩气，所述煅烧碳化温度为450~1000 ℃，反应时间为60 min，从室温升至目标温度，升温速率为10 ℃/min，压力为常压，煅烧结束后自然降温。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，采用硝酸镍的浓度为2 mol/L、柠檬酸的浓度为1 mol/L。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浸渍条件为室温下浸渍4 h。

5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，随着焙烧温度的升高，目标材料中金属镍组分的结晶度变强，纳米颗粒增大。

6.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，该金属镍组分根据应用需要，用酸性试剂进行刻蚀去除，得到碳纳米管构成的3DOM碳材料。