[发明专利]一种三维阵列碳纳米管及其制备方法

权利要求书

1.一种三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述碳纳米管单根直径为30-50nm,长度为2-3μm。

2.根据权利要求1所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述碳纳米管至少掺杂氮、磷、硫和硼至少一种元素。

3.一种权利要求1或2所述三维阵列碳纳米管的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：在基底上生长氧化物纳米阵列作为模板，并在烘箱中干燥完全；

步骤2：在步骤1得到的氧化物纳米阵列上包覆碳层；

步骤3：在400-800℃下进行化学气相沉积CVD反应，在反应过程中去除模板以及完成表面碳化过程，最终得到所述三维阵列碳纳米管。

4.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤1中，基底为碳布、碳纸和电纺纤维中的至少一种。

5.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤1中，氧化物纳米阵列为四氧化三铁、氧化钴、氧化锰、氧化锡、氧化锌和氧化铜中的至少一种。

6.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤1中，氧化物纳米阵列的制备采用原子层沉积、水热或溶胶凝胶法辅助制备。

7.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤1中，干燥温度为0-60℃；干燥方式为室温干燥、真空干燥或冷冻干燥中的至少一种。

8.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤2中，包覆碳层所需碳源采用蔗糖、果糖、淀粉、葡萄糖、琼脂糖、盐酸多巴胺和聚多巴胺中的至少一种。

9.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤3中，化学气相沉积的工艺参数为：将所述包覆碳层的氧化物阵列C@Oxide NAs用去离子水、乙醇反复冲洗并干燥；之后置于管式炉中高温退火；其中，气流量为1-300sccm，反应温度为400-800℃，反应时间为200-600min,升温速率为1-8℃/min，反应完毕后，冷却至室温。

10.根据权利要求3所述三维阵列碳纳米管，其特征在于：所述步骤3中，所述模板采用高温烧结、硝酸、高氯酸、氢氟酸、甲苯、氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种去除。