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(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CN106904595A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201710165880.1(22)申请日2017.03.20(71)申请人中国工程物理研究院化工材料研究所地址621000四川省绵阳市绵山路64号申请人四川省新材料研究中心(72)发明人李瑞杨光成李小东刘有松杨云涛王军(74)专利代理机构四川省成都市天策商标专利事务所51213代理人刘兴亮李洁(51)Int.Cl.C01B32/15(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种掺氮中空碳纳米材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种掺氮中空碳纳米材料的制备方法,包括:取不同量的三氨基三硝基苯平铺于瓷舟底部,接着将平铺于瓷舟底部的三氨基三硝基苯和ZnO纳米材料置于管式炉内,使两者保持一定距离,在惰性或还原性气氛保护下,加热TATB使其经过升华、热解、碳化等反应后得到掺氮中空碳纳米材料。本发明以含氮量高的有机小分子TATB取代传统制备所需的碳源,只需一种物质便可一步到位制得掺氮中空碳纳米材料,无需额外引入氮源,模板无需用酸腐蚀。CN106904595ACN106904595A权利要求书1/1页1.一种掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于以ZnO纳米材料作为自牺牲模板,以TATB作为唯一碳源和氮源,利用化学气相沉积法制备,具体包括如下步骤:取TATB平铺于瓷舟底部,接着将平铺于瓷舟底部的TATB和ZnO纳米材料置于管式炉内,使两者保持一定距离,在惰性或还原性气氛保护下,加热TATB使其经过升华、热解、碳化反应后得到掺氮中空碳纳米材料。2.根据权利要求1所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于掺氮中空碳纳米材料的形貌由ZnO纳米材料模板决定。3.根据权利要求1所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于:所述TATB和ZnO纳米材料模板的质量比>10。4.根据权利要求1所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于:所述ZnO纳米材料负载于基底上,或者以粉末形态存在。5.根据权利要求4所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于:所述基底为泡沫镍、碳纤维或碳布。6.根据权利要求1所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于:所述ZnO纳米材料模板与TATB保持一定距离指的是ZnO纳米材料模板置于TATB正上方不超过5cm,或置于顺着保护气气流方向距离TATB下游不超过15cm。7.根据权利要求1所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法,其特征在于:所述加热TATB指升温速率<10℃/min,反应温度>500℃,达到反应温度后保持反应温度时间1h。8.权利要求1~7中任一项权利要求所述的掺氮中空碳纳米材料的制备方法制备得到的掺氮中空碳纳米材料。2CN106904595A说明书1/4页一种掺氮中空碳纳米材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米材料的制备技术领域,涉及一种中空碳纳米材料的制备方法,具体涉及一种掺氮中空碳纳米材料的制备方法。背景技术[0002]最近几年,掺氮碳纳米材料已引起了国内外许多科研者的关注。其中中空的掺氮碳纳米材料(NHC)尤为突出。NHC不仅具有大的比表面积,高的电导率和良好的化学稳定性等优点,同时氮原子的引入使得中空碳材料的导电性和化学活性变得可控。[0003]目前制备掺氮中空碳纳米材料(如掺氮的中空碳球、掺氮的中空的碳纳米颗粒、掺氮的中空碳纳米管、掺氮的碳胶囊等)的方法主要包括软模板法和硬模板法。软模板法主要指的是通过有机分子自组装生成掺氮碳前躯体来制备。该方法中所使用的软模板可以通过直接碳化去除,在控制形貌方面具有一定的优势,但是当掺氮中空碳材料的直径小于100nm时其形貌和大小很难控制。这是因为很小的核模板易于团聚,从而影响制备产物的大小和形貌。硬模板法主要指的是通过溶液表面聚合或者通过CVD法将掺氮的碳前躯体包覆在事先设计好的硬模板上,经过碳化,刻蚀模板制备。相对来说,硬模板法比软模板法更有优势。首先,硬模板法制备的中空掺氮碳材料均一,分散性好。其次,该方法可以通过选择不同模板和调控实验条件来控制NHC大小、内部空间及壳的结构。但是,目前所采用的硬模板法仍存在一些不足。从制备方法来说,对于溶液聚合法,需要严格控制反应条件或者表面修饰硬模板才能使前驱体(苯胺、甲醛树脂、多巴胺等)均匀包覆在模板表面。如多巴胺只有在PH=8.5的反应条件下才能均匀包覆在SiO2模板上。聚苯胺只有事先把聚苯乙烯(PS)模板磺化处理才能均一包覆在PS球上。对于CVD法,产量低。除此之外,硬模板法还需要使用HCl或HF去除模板使得步骤繁琐,耗时、污染环境。以上所述这些缺点极大地限制了掺氮中空碳材料的广泛应用。发明内容[0004]本发明的目的是为