[发明专利]一种制备高氮含量、掺氮种类可调的氮掺杂碳纳米纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种制备高氮含量、掺氮种类可调的氮掺杂碳纳米纤维的制备方法，将碳纳米纤维在去离子水中均匀分散后，加入吡咯单体经过超声分散后得到暗黄色悬浊液；然后将过硫酸铵水溶液滴加到暗黄色悬浊液中，将混合溶液冷却到10℃以下，在磁力搅拌的条件下低温反应后，过滤、洗涤所得产物；最后在保护气氛下焙烧，得到氮掺杂碳纳米纤维。本发明利用湿法氧化聚合法得到氮源原位包覆的碳纳米纤维，并通过选择不同的高温热处理温度，实现了氮掺杂碳材料的氮含量、掺氮种类与孔结构的有效控制。本发明具有操作程序简单、制备成本低、且适合工业化生产等特点，所得到的材料氮掺杂含量高（~10%），比表面积高（~300 m2/g）和掺氮种类可调，是一种极具潜力的制备方法。

主权项

1.一种制备高氮含量、掺氮种类可调的氮掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将碳纳米纤维在去离子水中均匀分散后，得到碳纳米纤维分散液，接着加入吡咯单体混合，经过超声分散后得到暗黄色悬浊液；所述的碳纳米纤维分散液的浓度为8 g/L；所述的吡咯单体与碳纳米纤维分散液的体积比为1:40‑1:120；（２）将过硫酸铵水溶液滴加到步骤（1）所得的暗黄色悬浊液中，得到混合溶液，再将混合溶液冷却到10℃以下，在0‑10℃的低温条件下，搅拌1‑12h，过滤、洗涤所得产物；硫酸铵水溶液与吡咯单体的体积比为250:1；（３）在惰性气氛下，对步骤（２）所得产物进行高温焙烧，得到氮掺杂碳纳米纤维材料；所述高温焙烧工艺中，以2‑５℃/min的升温速率，升温至200℃，保持1小时，然后５‑10℃/min的升温速率，升温至700℃‑1100℃，然后在该温度下保持2.5‑3.5小时。