[发明专利]一种金属氧化物/氮掺杂碳纳米管及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属氧化物/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法，其包括下述步骤：

(1)在水和醇的混合溶液中超声分散氮掺杂碳纳米管得到溶液A；

(2)在搅拌条件下，在室温下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌得到混合液；所述溶液B为含有金属离子的水和/或醇溶液；

(3)对所述混合液进行固液分离，洗涤，干燥，焙烧，得到金属氧化物/氮掺杂碳纳米管复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的氮掺杂碳纳米管为多壁碳纳米管，其直径较佳地为20nm～200nm，优选20nm～60nm；其长度较佳地为5μm～40μm；其氮掺杂量较佳地为5mmol/g～20mmol/g；所述氮掺杂碳纳米管在溶液A中的浓度为1g/20mL～1g/500mL，优选1g/40mL～1g/400mL。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：溶液A和溶液B中所述的醇分别独立地为碳原子数1～6的醇，较佳地为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和正戊醇中的一种或多种；和/或，溶液A中水与醇的体积比为1∶30～1∶1。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述超声的时间为0.5～6小时；所述超声的频率为20～50KHz。

5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的金属离子为过渡金属离子，较佳地为Fe²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Mn⁴⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ti⁴⁺、Ru⁴⁺、Cr³⁺、Ir⁴⁺、W⁶⁺、V⁵⁺和Sn⁴⁺中的一种或多种；所述的金属离子较佳地以无机金属盐和/或金属烷基化合物的形式添加到溶液B中；所述的无机金属盐较佳地为硝酸盐、硫酸盐和氯化物中的一种或多种；所述无机金属盐和/或金属烷基化合物在溶液B中的浓度为0.01wt％～10wt％，优选0.5wt％～10wt％。

6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：溶液A与溶液B的体积比为1∶1～30∶1，优选1∶1～3∶1。

7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，滴加后进行的搅拌，其搅拌时间为0.5～5小时。

8.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的洗涤分别用水和乙醇进行洗涤。

9.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述干燥的温度为50～120℃，所述干燥的时间为0.5～5小时；和/或，所述的焙烧在真空条件下于400～800℃焙烧0.5h～10h。

10.由权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得的金属氧化物/氮掺杂碳纳米管复合材料。

11.权利要求10所述的金属氧化物/氮掺杂碳纳米管复合材料作为纳米光催化材料、复合型催化剂载体、锂离子电池负极材料或超级电容器的应用。