米管的长度均一，碳化铁 填充均匀，填充率高，产物收率高。
【附图说明】
[0028]图1为实施例1中碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的SEM图。
[0029] 图2为实施例1中碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的TEM图。
[0030] 图3为实施例1中碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的电子探针X射线显微分析巧PMA) 结果图。
[0031]图4为实施例1中碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的X射线光电子能谱分析狂P巧图。
[0032] 图5为实例1中碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的X射线衍射狂RD)图。
[003引图6为实施例2碳化铁填充棚氮共渗杂碳纳米管的SEM图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。 阳0对 实施例1
[0036] 碳化铁填充氮渗杂碳纳米管的制备：
[0037] 将1. 5g六水合氯化铁和1. 5gS聚氯胺溶解分散于IOOmL乙醇溶液，超声半小时 后，放入Iior烘箱干燥i2h。将干燥得到的混合粉末研磨均匀，放入瓷舟中，置于管式炉 高溫区。W160血/min的速率向管式炉中通入Ar,W10°C/min的升溫速率升溫至800°C， 保持2h，自然冷却至室溫，得到黑色粉末。将黑色粉末放入200血、2mol/L的盐酸溶液中酸 洗化，过滤干燥，得到碳化铁填充氮渗杂碳纳米管，样品的重量为0. 4g，铁填充量为27 %左 右。
[0038] 所得碳化铁填充氮渗杂碳纳米管样品的SEM图如图1所示，从图1可W看到，所得 样品非常纯净，碳纳米管直径为IOOnm左右，碳化铁均匀分布在碳纳米管内。样品的TEM图 如图2所示，结果和SEM-致，同时可见碳纳米管管壁较薄。样品的EPMA如图3及表1所 示，说明从体相上分析，铁的含量为28. 14%，氮的含量为0.67%。样品的结果如图4 及表1所示，结果显示表面铁的含量为0. 73%，表面氮的含量为5. 9%。图3、4的结果说明 所制备的碳化铁填充氮渗杂碳纳米管，铁主要填充在管内，而氮主要渗杂在碳纳米管表面。 样品的XRD结果（图5)说明填充的铁W碳化铁形式存在。
[0039]表1样品的EPMA结果
阳OW 实施例2
[0042] 碳化铁填充氮棚共渗杂碳纳米管的制备：
[0043] 将1. 5g六水合氯化铁，1. 5gS聚氯胺，0.2g棚酸溶解分散于100mL乙醇溶液，超 声半小时后，放入110°c烘箱干燥12h。将干燥得到的混合粉末研磨均匀，放入瓷舟中，置于 管式炉高溫区。W160血/min的速率向管式炉中通入Ar,W10°C/min的升溫速率升溫至 800°C，保持化，自然冷却至室溫，得到黑色粉末。将黑色粉末放入200mL、2mol/L的盐酸溶 液中酸洗化，过滤干燥，得到碳化铁填充氮棚渗杂碳纳米管，样品的重量为0. 4g，铁填充量 为：20%左右。
[0044] 所得碳化铁填充氮棚共渗杂碳纳米管样品的SEM图如图6所示，棚的加入改变了 管的结构，碳纳米管的直径增加到200皿左右，管壁也明显增厚，纯度也有所下降。 W45] 实施例3
[0046] 碳化铁填充氮憐共渗杂碳纳米管的制备：
[0047] 将0. 5g六水合氯化铁，1. 5g;聚氯胺，0. 2血憐酸溶解分散于100mL乙醇溶液，超 声半小时后，放入110°c烘箱干燥12h。将干燥得到的混合粉末研磨均匀，放入瓷舟中，置于 管式炉高溫区。W160血/min的速率向管式炉中通入Ar,W10°C/min的升溫速率升溫至 900°C，保持化，自然冷却至室溫，得到黑色粉末。将黑色粉末放入200mL、2mol/L的盐酸溶 液中酸洗化，过滤干燥，得到碳化铁填充氮憐渗杂碳纳米管，样品的重量为0. 4g，铁填充量 为：20%左右。 引实施例4
[0049] 碳化铁填充氮硫共渗杂碳纳米管的制备：
[0050] 将0. 5g六水合氯化铁，1. 5g=聚氯胺，0. 2g苯硫酸溶解分散于100mL乙醇溶液， 超声半小时后，放入110°c烘箱干燥12h。将干燥得到的混合粉末研磨均匀，放入瓷舟中，置 于管式炉高溫区。W160mL/min的速率向管式炉中通入Ar,W10°C/min的升溫速率升溫 至800°C，保持化，自然冷却至室溫，得到黑色粉末。将黑色粉末放入200mL、2mol/L的盐酸 溶液中酸洗化，过滤干燥，得到碳化铁填充氮硫渗杂碳纳米管，样品的重量为0. 4g，铁填充 量为：20%左右。 阳0川实施例5
[0052]将1评eCls，0.5gS聚氯胺，0.IgS苯基憐溶解分散于100mL乙醇溶液，超声半小 时后，放入120°C烘箱干燥化。将干燥得到的混合粉末研磨均匀，放入瓷舟中，置于管式炉 高溫区。W160血/min的速率向管式炉中通入Ar,W5°C/min的升溫速率升溫至700°C，保 持也自然冷却至室溫，得到黑色粉末。将黑色粉末放入200血、2mol/L的盐酸溶液中酸洗 6h，过滤干燥，得到碳化铁填充氮棚渗杂碳纳米管，样品的重量为0. 2g，铁填充量为：30 % 左右。
[0053] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的 限制，例如，上述实施例中氯化铁还可为硝酸铁、硫酸铁、乙酸铁或二茂铁，氣气还可W为氮 气等；其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：将铁盐、氰胺类含氮有机物前驱体、其它掺杂前驱体按1 : (0. 5~5) : (0~1) 的质量比混合溶解于无水乙醇溶液中，搅拌均匀后干燥得到混合粉末； 所述其它掺杂前驱体为磷酸、三苯基磷、苯硫醚、硼酸中的一种或多种； 步骤二：将步骤一得到的粉末研磨均一后放入瓷舟，置于管式炉的石英管中，通入惰性 气体，以5~15°C/min的升温速率升温到700~900°C，保持1~4h，冷却至室温，得到黑 色粉末； 步骤三：常温酸洗除去表面杂质，得到纯净的碳化铁填充掺杂碳纳米管。2. 根据权利要求1所述的原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，其特征在于，所 述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、乙酸铁或二茂铁。3. 根据权利要求1所述的原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，其特征在于，步 骤一所述干燥，具体为： 在100~120°C干燥5~12h。4. 根据权利要求1所述的原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，其特征在于，步 骤一所述氰胺类含氮有机物前驱体为三聚氰胺、双氰胺、氰胺、尿素、六亚甲基四胺中的一 种或多种。5. 根据权利要求1所述的原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，其特征在于，步 骤二所述惰性气体为Ar或N2气。
【专利摘要】本发明公开了一种原位制备碳化铁填充掺杂碳纳米管的方法，将铁盐、氰胺类含氮有机物前驱体、掺杂前驱体混合均匀后在管式炉内高温热解，酸洗除杂后制得碳化铁填充掺杂碳纳米管。与传统方法相比，本发明使用的前驱体价格低廉，前驱体利用率高，降低了设备的要求，提高了制备过程中的安全性，可以进行规模化制备。制备得到的碳化铁填充掺杂碳纳米管大小均一，碳化铁填充均匀、填充量高，产物的收率高。
【IPC分类】C01B31/30, B82Y30/00
【公开号】CN105271229
【申请号】CN201510652311
【发明人】王红娟, 钟国玉, 彭峰, 余皓
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月10日