一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110498404A(43)申请公布日2019.11.26(21)申请号201910660693.X(22)申请日2019.07.22(71)申请人山东玥能新材料科技有限公司地址262700山东省潍坊市寿光市田柳镇三号路与工业四路交叉口西南角，山东玥能新材料科技有限公司(72)发明人崔雪梅(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人吕纪涛(51)Int.Cl.C01B32/168(2017.01)C01B25/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法(57)摘要本发明提供了一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法，属于能源材料技术领域。本发明提供的方法包括如下步骤：将碳纳米管、金属盐和溶剂混合后，加入还原剂，进行还原反应，得到碳纳米管/金属复合物；将所述碳纳米管/金属复合物、红磷和碘在密闭条件下，进行第一煅烧，得到碳纳米管/金属-红磷-碘复合材料；将所述碳纳米管/金属-红磷-碘复合材料与红磷在密闭条件下进行第二煅烧，然后经清洗，得到黑磷-碳纳米管复合材料。本发明所提供的方法所得黑磷-碳纳米管复合材料中碳纳米管和黑磷分散均匀，且黑磷的含量易于控制，可满足不同应用领域对于黑磷-碳纳米管组成结构的需求，同时具有较高的收率，适合工业化生产。CN110498404ACN110498404A权利要求书1/1页1.一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳纳米管、金属盐和溶剂混合后，加入还原剂，进行还原反应，得到碳纳米管/金属复合物；将所述碳纳米管/金属复合物、红磷和碘在密闭条件下，进行第一煅烧，得到碳纳米管/金属-红磷-碘复合材料；将所述碳纳米管/金属-红磷-碘复合材料与红磷在密闭条件下进行第二煅烧，然后经清洗，得到黑磷-碳纳米管复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗包括依次进行的酸洗和溶剂洗涤；所述酸洗用洗液为硫酸、盐酸和硝酸中的至少一种；所述溶剂洗涤用洗液为水、甲醇、乙醇、丙酮和乙腈中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐为氯化钪、氯化锆、氯化钯、氯化铜、氯化铽、氯化钌、氯化铂、氯化锰、氯化铈、氯化钛、氯化钴、氯化铱、氯化亚铟、氯化亚锡、氯化锡、氯化镉和氯化镍中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N'-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂为葡萄糖、水合肼和硼氢化钠中的至少一种。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述金属盐和还原剂的摩尔比为1:0.1～200。7.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管和金属盐的质量比为1:1～30。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一煅烧的步骤中，碳纳米管/金属盐复合物、红磷和碘的质量比为1:1～30:1～30。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一煅烧和第二煅烧的温度独立地为400～650℃，时间独立地为1～100h。10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述第二煅烧的步骤中，所述碳纳米管/金属-红磷-碘复合材料与红磷的质量比为1:1～30。2CN110498404A说明书1/5页一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法技术领域[0001]本发明涉及能源材料技术领域，尤其涉及一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法。背景技术[0002]碳纳米管是一种具有独特功能性的一维纳米材料，具有比表面积大和重量轻的优势，在电化学、能源材料等领域有广阔的应用前景。由于黑磷-碳纳米管复合材料集碳纳米管优良的一维材料特性及黑磷的直接带隙特性于一体，所得复合材料在电化学和储能方面有广阔的应用前景。但是黑磷-碳纳米管复合材料中，一个是二维片状结构，一个是一维线型结构，在制备过程中很难使两者均匀分散，从而使复合材料的性能受到不利影响，因此，解决分散性问题成为制备黑磷-碳纳米管复合材料的关键。目前黑磷-碳纳米管复合材料的制备方法主要为球磨法，如现有技术中CN106629641A将碳纳米管和红磷的混合物进行球磨混合，然后升温至450～1100℃，得到黑磷-碳纳米管复合材料。但是该方法中的红磷在球磨时分散均匀，而后续的高温使红磷升华成红磷蒸汽，使红磷分散遭到破坏，且由于该方法在没有催化剂作用下进行，使红磷转变成黑磷的转化率很低，不适合工业化生产。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种原位制备黑磷-碳纳米管复合材料的方法，该方法能够有效将红磷在均匀分散在碳纳米管网络中的催化剂生长点上催化转化为黑磷，得到分散均