[發明專利]一種氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯的雜化物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310298295.0
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103407982A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 魏飛;唐城;趙夢強;張強;黃佳琦
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B31/00
• 分類號: C01B31/00;C01B31/02;C01B31/04;B82Y30/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯的雜化物，其特征在于：該雜化物由氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯組成，碳納米管陣列端部與石墨烯片層直接有效地連接。

2.如權利要求1所述的氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯的雜化物，其特征在于，所述雜化物中氮原子摻雜在碳納米管陣列或石墨烯結構中或同時摻雜在二者的結構中。

3.一種如權利要求1所述氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯的雜化物的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1）以含曲率半徑不小于500納米的微觀平整表面的材料作為催化劑的載體，將催化活性組分負載到載體的表面；

2）將上述催化劑置于反應器中，在碳源、氮源和載氣的混合氣氛下，通過化學氣相沉積過程，在催化劑的表面上同時或先后生長氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯，然后將所得產物純化去除催化劑后得到氮摻雜的碳納米管陣列和石墨烯的雜化物。

4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中所述含曲率半徑不小于500納米的微觀平整表面的材料為蛭石、層狀雙羥基復合金屬氫氧化物、SiO₂、MgO、硅灰石、云母或蒙脫土。

5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中所述催化活性組分為Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W、稀土元素中的一種或一種以上，其中各催化活性組分分別占催化劑質量的0.1%~50%，催化活性組分總質量不超過催化劑質量的60%。

6.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述碳源為八碳以下的低碳氣體、一氧化碳、甲醇、乙醇、苯、環己烷、正己烷、甲苯、二甲苯中的一種或一種以上。

7.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述氮源為氨氣、二碳至二十碳的含氮有機物中的一種或一種以上。

8.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述載氣為氬氣、氮氣、氦氣、氫氣中的一種或一種以上。

9.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中氮摻雜的碳納米管陣列或石墨烯的生長為同時或先后進行，生長過程中碳原子與氮原子的摩爾比為1：0～100；且控制碳源的分壓低于80%；氮摻雜的碳納米管陣列的生長溫度為500~1000?^oC，氮摻雜的石墨烯的生長溫度為600~1200?^oC。

10.如照權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述化學氣相沉積過程中采用的反應器類型為固定床、移動床、流化床、轉鼓反應器中的一種或一種以上。