[发明专利]制备过渡金属氧化物和碳纳米管复合材料的方法及其复合材料

权利要求书

1.一种制备过渡金属氧化物和碳纳米管的复合物的方法，所述方法包括：

(a)通过将碳纳米管粉末分散在溶剂中来制备分散体的步骤；

(b)制备所述分散体与过渡金属盐的混合溶液的步骤；和

(c)通过向所述混合溶液施用微波来合成所述过渡金属氧化物和碳纳米管的复合物的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(a)中，通过超声波处理将所述碳纳米管粉末分散于所述溶剂中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(a)中，所述溶剂选自由蒸馏水、乙醇和乙二醇所组成的组中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(b)中，所述过渡金属盐是钛盐、铁盐、钌盐或锂盐。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(b)中，进一步混合pH调节剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述pH调节剂是选自由氨、蒸馏水、脲、氢氧化钠和氢氧化钾所组成的组中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(c)中，所述微波具有使得其能量不破坏所述混合溶液中所述溶剂的分子结构的程度的频率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述微波的频率是2.45至60GHz。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(c)中，所述微波被施用10至30分钟。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(c)中，所述微波的施用在所述混合溶液的沸点或在更高的温度进行。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，在操作(c)中，在所述纳米管的表面上形成的所述过渡金属氧化物具有2至30nm的颗粒尺寸。

12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：(d)将通过操作(c)合成的所述过渡金属氧化物和碳纳米管的复合物清洗并干燥。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在操作(d)中，所述清洗使用选自由乙醇、甲醇、丙醇、丙酮和去离子水所组成的组的至少一种清洗溶液来进行。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属氧化物和碳纳米管的复合物是选自由钛氧化物(TiO₂)和碳纳米管的复合物、铁氧化物(Fe₃O₄)和碳纳米管的复合物以及钌氧化物(RuO₂)和碳纳米管的复合物所组成的组中的至少一种。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括：

通过将所述钛氧化物(TiO₂)和碳纳米管的复合物的粉末分散在所述溶剂中来制备分散体的步骤；

通过将所述分散体与锂盐混合来制备混合溶液的步骤；和

通过将微波施用于所述混合溶液来合成所述锂钛氧化物和碳纳米管的复合物的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将具有2.45至60GHz的频率的所述微波施用于所述混合溶液10至30分钟。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述锂钛氧化物具有5至30nm的颗粒尺寸。

18.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括：

在包括氢气的氩气气氛中对所述锂钛氧化物和碳纳米管的复合物热处理。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述热处理在其中所述锂钛氧化物的纳米结构不被破坏并且所述锂钛氧化物变为具有尖晶石结构的锂钛氧化物(Li₄Ti₅O₁₂)的温度范围内进行。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述热处理在500℃至900℃进行。