[發(fā)明專利]一種雜原子摻雜碳納米管-石墨烯復(fù)合物及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310298705.1
• 申請(qǐng)日: 2013-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103407985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏飛;田桂麗;趙夢(mèng)強(qiáng);張強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02;C01B31/04;B82Y30/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種雜原子摻雜碳納米管-石墨烯復(fù)合物，其特征在于：該復(fù)合物由雜原子摻雜的碳納米管和石墨烯構(gòu)成，所述碳納米管直接生長(zhǎng)在所述石墨烯的表面；所述的雜原子為硼原子、氮原子、磷原子、硫原子中的一種或一種以上共摻雜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雜原子摻雜碳納米管-石墨烯復(fù)合物，其特征在于：所述復(fù)合物中雜原子所占的原子百分比為1ppm～20％。

3.一種如權(quán)利要求1所述雜原子摻雜碳納米管-石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于：該方法按如下步驟進(jìn)行：

1）將負(fù)載有催化劑活性組分的片層材料作為催化劑放入反應(yīng)器中，所述催化劑的活性組分為Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W中的一種或一種以上，其含量占催化劑質(zhì)量的0.1～50％；

2）在反應(yīng)器中通入碳源、雜原子源與載氣的混合氣體，其中碳源氣體、雜原子源氣體、載氣的摩爾比為0.1～20：1：0.1～60，在500～1200?^oC的反應(yīng)溫度下進(jìn)行化學(xué)氣相沉積過(guò)程，在催化劑的表面上沉積雜原子摻雜的碳納米管-石墨烯復(fù)合物，然后將所得的產(chǎn)物進(jìn)行提純，得到雜原子摻雜碳納米管-石墨烯復(fù)合物。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟1）中所述片層材料為層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物、三氧化二鋁、氧化鎂、二氧化硅、高嶺土、蒙脫土、蛭石、云母或擬薄水鋁石。

5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，雜原子的摻雜位置為碳納米管或石墨烯或二者都被摻雜，其實(shí)現(xiàn)方式為解耦碳管和石墨烯沉積過(guò)程，使得二者的沉積為同時(shí)進(jìn)行或先后進(jìn)行，其中沉積碳納米管的反應(yīng)溫度為500～950?^oC，沉積石墨烯的反應(yīng)溫度為700～1200?^oC。

6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述碳源為甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、丁二烯、甲醇、乙醇、苯、環(huán)己烷、正己烷、甲苯和二甲苯中的一種或者一種以上。?

7.如權(quán)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?dú)狻⒑狻錃饣蛩鼈兊幕旌衔镒鳛檩d氣。

8.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中控制碳源的分壓小于總壓力的70%，碳源和雜原子源的摩爾比為0.1～20：1。

9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述的雜原子源為硼源、氮源、磷源、硫源中的一種或一種以上；所述硼源為乙硼烷、三苯基硼、三氟化硼、硼酸中的一種或者一種以上；所述氮源為氨氣、乙二胺、丁胺、異丙胺、苯胺、苯甲胺、N-苯甲基甲胺、乙腈、吡啶、甲基嘧啶、吡咯、咪唑、三聚氰胺、喹啉、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基哌嗪中的一種或者一種以上；所述磷源使用三苯基膦、三氧化二磷、五氧化二磷中的一種或者一種以上，硫源為噻吩、噻唑、乙硫醇、硫酚、硫化氫中的一種或者一種以上。

10.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟2）中所述化學(xué)氣相沉積過(guò)程采用的反應(yīng)器形式為固定床、移動(dòng)床、流化床中的一種或一種以上。?