[发明专利]具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法及其应用，所述方法步骤如下：一、银纳米线/聚吡咯三维多孔气凝胶的制备；二、三维空心聚吡咯纳米管气凝胶的制备；三、具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备。本发明能将致密的空心纳米碳管的管壁通过空气刻蚀成多孔的结构，并可有效的将孔径控制在几个纳米以内，从而显著改善了多孔碳材料的快速充电问题。本发明制备的多孔碳纳米材料为三维自支撑的网络结构，具有较大的比表面积。本发明制备的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶作为超级电容器电极材料时具有优异的快速充电性能，在能源领域具有广阔的应用前景。 1

主权项

1.一种具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、银纳米线/聚吡咯三维多孔气凝胶的制备：

将0.1~3 mL吡咯单体加入至含有0.8~1.2 g银纳米线的150 mL分散液中，搅拌均匀后加入0.25 ~ 3.69 g硝酸银作为氧化剂将吡咯单体聚合为聚吡咯，形成具有核壳结构的银纳米线/聚吡咯三维水凝胶，冷冻干燥，获得银纳米线/聚吡咯三维多孔气凝胶；

二、三维空心聚吡咯纳米管气凝胶的制备：

利用稀硝酸对银纳米线/聚吡咯三维多孔气凝胶进行银纳米线刻蚀，去离子水清洗后冷冻干燥，即可获得三维空心聚吡咯纳米管气凝胶；

三、具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备：

将三维空心聚吡咯纳米管气凝胶在惰性气氛下进行高温退火处理，并加入少量空气对其进行刻蚀，从而获得具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述银纳米线的制备方法如下：

以150~200 mL乙二醇作为还原剂，5~10 mg氯化钠作为引发剂，并在2~3 g聚乙烯吡咯烷酮的作用下通过水热法对0.8~1.2 g硝酸银进行加热处理，接着对产物进行离心清洗，获得银纳米线。

3.根据权利要求2所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述加热处理的温度为150~180℃，时间为4~8h。

4.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述分散液为含有乙醇和去离子水的混合溶液，二者体积比为1：1。

5.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述冷冻干燥温度为‑40~‑30℃，冷冻时间为24~48小时。

6.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述刻蚀时间为30min~72h。

7.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述空气的流量为0.01~20 sccm。

8.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述高温退火的温度为800~1100℃，时间为1~20h。

9.根据权利要求1所述的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶的制备方法，其特征在于所述惰性气氛为氩气或氮气。

10.权利要求1‑9任一权利要求所述方法制备的具有多孔管壁纳米管的三维碳气凝胶在超级电容器的电极材料中的应用。