硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法.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CN110316720A(43)申请公布日2019.10.11(21)申请号201910567342.4(22)申请日2019.06.27(71)申请人沈健民地址239000安徽省滁州市南谯区高速东方天地8栋2单元301室(72)发明人曾培源沈健民何占宇李建稳王帝(74)专利代理机构北京科家知识产权代理事务所(普通合伙)11427代理人陈娟(51)Int.Cl.C01B32/162(2017.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，通过将碳源、催化剂、硫源和氮源进行混合，然后混合液体注入管式炉内得到硫、氮双掺杂碳纳米管，最后制成薄膜。本发明利用CVD法，通过改变硫源、氮源的种类和用量，对硫、氮双掺杂碳纳米管的生长进行了调控，最终得到了高纯度的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜；本发明所制备的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜具有产量大、工艺简单等优点。CN110316720ACN110316720A权利要求书1/1页1.一种硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜，其特征在于：所述碳纳米管薄膜为纤维状。2.一种根据权利要求1所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：具体方法步骤如下：S1混合搅拌：向烧杯中加入碳源、催化剂、硫源和氮源，搅拌至完全溶解，得到混合溶液；S2升温通气：将高温炉升温同时向高温炉和收集箱体内通入惰性气体，高温炉升至目标温度过后再通入氢气；S3制管：抽取步骤S1中配置的溶液并装入推进器中，将溶液以恒定速率推入所述步骤S2中的高温炉内，然后得到纤维状硫、氮双掺杂碳纳米管；S4制膜：将所述步骤S3中制得的碳纳米管放入碳纳米管薄膜设备中，制备成20-80μm厚的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜。3.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中碳源、催化剂、硫源、氮源的质量比为90-98:0.5-4:0.5-4:0.5-2。4.根据权利要求1所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的碳源为甲醇、乙醇、异丙醇、甘露醇、丙酮、甲苯中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的催化剂为二茂铁、乙酰丙酮铁、二茂镍、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮钴、二茂钴、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴中的一种或多种。6.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的硫源为噻吩、噻吩-α-磺酰胺、乙硫醇、二硫化碳、硫脲、2-巯基吡啶、硫代乙酰胺、硫化钠、硫粉中的一种或多种。7.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的氮源为2-巯基吡啶、噻吩-α-磺酰胺、尿素、吡咯、吡啶、苯胺、多巴胺、咪唑中的一种或多种。8.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的目标温度为1100-1400℃。9.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中惰性气体通入速度为1-2L/min，氢气的通入速度为1-10L/min。10.根据权利要求2所述的硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中推进器的恒定速率为48-52mL/h。2CN110316720A说明书1/5页硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法。背景技术[0002]碳纳米管可看作是由呈六边形排列的一层或者多层石墨烯片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米量级的无缝管。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有优异的力学、电学和化学性能。根据组成碳纳米管的石墨片层数可以将碳纳米管主要分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两类，单壁碳纳米管仅由一层石墨片层卷曲而成，而多壁碳纳米管的石墨片层数则大于2。依照碳纳米管的结构，碳纳米管又可以分为手性碳纳米管和非手性碳纳米管(由扶手椅形纳米管和锯齿形碳纳米管组成)。不同结构的碳纳米管具有不同的性能，特别是电学性能和光学性能与碳纳米管的手性密切相关。根据碳纳米管的导电性能，可以将碳纳米管分为金属型导体性碳纳米管和半导体型碳纳米管。按照碳纳米管的排列状况，可以将碳纳米管分为定向的和无序的碳纳米管。[0003]为了扩展碳纳米管的应用范围，可以将碳纳米管粉体制备成碳纳米管薄膜。利用碳纳米管制备的碳纳米管薄膜具有柔性可弯曲、质量小、机械强度高等优点。同时，巨大的比表面积和碳