[發(fā)明專利]一種含碳包鎳單壁碳納米管復合材料及其制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108220997B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 吳初新;官輪輝;張建碩
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B1/04;B82Y30/00;B82Y40/00
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1.一種含碳包鎳單壁碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于，用直流電弧法制備含碳包鎳單壁碳納米管復合材料，包括以下步驟：

以摻有金屬鎳或鎳金屬合金催化劑和促進劑的石墨棒作為陽極，以純石墨棒為陰極，將其分別安裝在密閉電弧放電室的陰陽兩極，調節(jié)高純氦氣的初始壓強為0.2～1bar，放電電流為60～120A進行起弧放電；在放電起弧過程中保持陰陽兩極間的間距為1～10mm，陽極石墨棒不斷被消耗直至其消耗完畢斷弧，放電室內網(wǎng)狀的黑色固體為含碳包鎳單壁碳納米管復合材料；所述的金屬鎳或金屬鎳合金催化劑為金屬鎳或釔鎳合金中的一種或兩種，催化劑中鎳的含量為2at％～8at％，所述的含量指的是占石墨的總原子百分比；所述的作為陽極的石墨棒的制法為將催化劑、促進劑和石墨粉按比例混合均勻后經(jīng)過物理壓制而制成；

以上述制備的復合材料為原料，預先在濃度為5wt％～30wt％的雙氧水中室溫或回流攪拌0.5～24h，再在空氣氣氛中于280℃～480℃灼燒0.1～12h氧化除去原料中的部分無定型碳，再通過酸溶液溶解掉表面的氧化鎳得到去除無定型碳后的含碳包鎳碳納米管復合材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的石墨的純度大于等于99％。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的促進劑為單質硫、硫化亞鐵、硫化鐵、硫化鎳中的一種或多種，促進劑中硫的含量為0～1at％。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的酸溶液為鹽酸、硫酸、硝酸或羧酸中的一種或多種。

5.一種如權利要求1-4任一項所制備的含碳包鎳單壁碳納米管復合材料，其特征在于，包含單壁碳納米管、包覆有納米金屬鎳的晶型碳顆粒和包覆有納米金屬鎳的無定型碳；單壁碳納米管之間相互交錯，形成多孔的網(wǎng)狀結構，晶型碳顆粒和無定型碳鑲嵌在單壁碳納米管的網(wǎng)格之間。

6.根據(jù)權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述納米金屬鎳顆粒尺寸為1～40nm，鎳金屬含量為9.5wt％～40wt％。

7.權利要求5所述的復合材料的用途，其特征在于，所述復合材料作為電解水陽極或陰極催化劑。