[发明专利]一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法及应用

摘要

本发明公开了一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫材料的制备方法及应用，其制备方法如下：a）将单壁碳纳米管加入H2SO4和HNO3的混合液中，70℃下回流2 h后进行洗涤、分散，配置成浓度为2 mg/mL的酸化单壁碳纳米管分散液；b）将聚氨酯海绵依次以乙醇、蒸馏水超声洗涤并干燥后，转移至步骤a）获得的酸化碳纳米管分散液中浸润并干燥，然后再次浸润于酸化碳纳米管分散液中并干燥，如此重复1‑5次，获得海绵复合物；c）将干燥后的海绵复合物置于火焰中处理15‑20 s后，即可获得所述的氮掺杂碳纳米管泡沫；本发明制备方法仅需20秒，所获得的氮掺杂碳纳米管泡沫材料重量轻、密度低，可应用于制备电化学储能材料，具有良好的循环稳定性，适于规模化生产与应用。 1

主权项

1.一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，具体步骤如下：

a）将单壁碳纳米管加入H₂SO₄和HNO₃ 的混合液中，70 ℃下回流2 h后进行洗涤、分散，配置成浓度为2 mg/mL的酸化单壁碳纳米管分散液；

b）将聚氨酯海绵依次以乙醇、蒸馏水超声洗涤并干燥后，转移至步骤a）获得的酸化碳纳米管分散液中浸润1‑2 min，取出后于60 ℃烘干，然后再次浸润于酸化碳纳米管分散液中，如此重复1‑5次，获得海绵复合物；

c）将干燥后的海绵复合物置于火焰中处理15‑20 s后，即可获得所述的氮掺杂碳纳米管泡沫。

2.根据权利要求1所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤c）所述火焰的温度范围为520‑550 ℃。

3.根据权利要求2所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤c）所述火焰为酒精燃烧火焰。

4.根据权利要求2所述所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤a）所述混合液中，H₂SO₄和HNO₃ 的体积比为3:1。

5.根据权利要求4所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤a）所述H₂SO₄质量分数为95.0‑98.0%，所述HNO₃ 质量分数为65.0‑68.0%。

6.根据权利要求1‑5之一所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤a）所述碳纳米管为单壁碳纳米管。

7.根据权利要求6所述的一种快速制备氮掺杂碳纳米管泡沫的方法，其特征在于，步骤c）所制备的氮掺杂碳纳米管泡沫的密度为 0.8‑5 mg/cm³。

8.如权利要求1‑5之一所述方法获得的氮掺杂碳纳米管泡沫在制备电化学储能材料中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述在制备电化学储能材料中的应用是指，在制备超级电容电极材料中的应用。