[发明专利]一种具有良好电化学性能的解开的氮掺杂碳纳米管衍生物

摘要

本发明公开了一种具有良好电化学性能的解开的氮掺杂碳纳米管衍生物及其制备方法。用溶液化学氧化法沿纵向解开竹节状的氮掺杂多壁碳纳米管，获得氮掺杂碳纳米管衍生物，通过控制解开程度，可获得半解开时具有异质结结构的毛虫状氮掺杂石墨烯/碳管复合材料和全解开时的氮掺杂石墨烯纳米带。利用解开的碳纳米管对玻碳电极进行修饰，经电化学性能测试表明，本发明获得的材料具有高的比表面积、更多的反应活性位点和更高的电子转移速率，这使得其在电化学领域，诸如电容器、锂电池、电催化以及电化学传感器等上具有广泛的应用前景。

主权项

一种具有良好电化学性能的解开的氮掺杂碳纳米管衍生物，其特征在于：利用氮掺杂多壁碳纳米管作为原材料，采用溶液氧化解开法制得氮掺杂碳纳米管衍生物；具备制备步骤为：将氮掺杂多壁碳纳米管与浓硫酸混合均匀后，加入磷酸，搅拌均匀后，加入高锰酸钾，恒温水浴中匀速搅拌，室温下静置，加入含有过氧化氢的冰去离子水，静置分层，除去上清液，用盐酸和去离子水抽滤至中性，再用去离子水配制成氮掺杂碳纳米管衍生物溶液；所述的氮掺杂多壁碳纳米管为竹节状结构，直径为30～50nm，纯度>95wt.%；浓硫酸用量为磷酸重量的5‑9倍；高锰酸钾用量为氮掺杂多壁碳纳米管重量的3‑5倍，控制加入时间为0.5～1小时；所述的恒温水浴温度为50～100℃，搅拌时间为2～3小时；所述的含有过氧化氢的冰去离子水中过氧化氢的浓度为1～5wt.%；抽滤过程使用的盐酸的质量分数为10～30%；盐酸抽滤后的粗产品在去离子水中再溶解时，需进行超声，超声功率为30～80瓦，超声时间为1～10分钟；所述的氮掺杂碳纳米管衍生物溶液的浓度为1～10 mg/mL。