本发明涉及一种含氮碳微米管电极材料的制备方法。
背景技术：
自1991年以来，对于准一维材料碳纳米管和碳微米管的研究为碳材料的应用拓展了新的方向。相对于通常只能利用外壁的小尺寸、易阻塞的纳米管，微米尺度的中空结构微米管在药物递送微反应器等领域更具实用性。碳微米管可以看作是由多层石墨烯卷起、搭接形成，内部碳以sp2形式杂化形成的无缝筒状结构在轴向拥有高模量和高强度，具有与纳米管相当的力学性能、结晶性、导电、导热性及稳定性，且比表面积大，缺陷影响小于碳纳米管，该杂化方式同时赋予材料特殊的光电、磁和热性质。近年来，研究者尝试了通过向碳材料中掺杂杂原子来提高材料的性能，而n被证明是比较理想的元素。碳管常用的制备方法有模板法和化学气相沉积法等，氮的掺杂则采取原位掺杂或高温下使用n2或nh3对碳材料进行改性来实现。但碳管的规模化制备由于受到工艺及后处理条件的限制目前仍难以实现。
芦花（reedcatkins）是禾本科多年生草本植物芦苇（phragmitesaustralis）的花序。芦苇植株高大，适应性好，广泛分布于世界各地的湿地和草甸，在我国草本资源中的地位仅次于竹，利用的历史长达7000年，可被用于造纸、织席和建筑用的苇箔及中药（芦根）。对芦花的利用主要是作为中药和枕芯，或代替脱脂棉进行浅表伤口处理，但大部分芦花资源并未得到有效利用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种含氮碳微米管电极材料的制备方法。
本发明通过下面技术方案实现：
一种含氮碳微米管电极材料的制备方法，包括如下步骤：将收集的芦苇植株的花序取下，在去离子水中超声洗涤50-60min后，于85-95℃干燥23-25h得到前驱体；将25-35份前驱体与70-80份浓度为0.04mol/l份zncl2溶液混合后，置于高压反应釜中，在165-175℃下反应5-6h，使溶液充分浸渍前驱体，冷却至室温后将被浸渍样品及釜内液体转移至烧杯中，在105-115℃烘箱中烘干，将烘干后的材料转移到石英舟中，并将反应舟置于真空管式炉石英管的中心位置，在氮气保护下，将样品在管式炉中以8℃/min的速度升温到720-740℃保温2.5-3.5h，然后在氮气保护下以2℃/min的降温速率降至室温，整个过程氮气流速为85-95ml/min，得到的样品用65-75份浓度为0.2mol/l的盐酸处理，并用去离子水洗涤至中性，抽滤，于65-75℃烘箱中干燥即得；各原料均为重量份。
优选地，所述的制备方法中，在去离子水中超声洗涤55min。
优选地，所述的制备方法中，于90℃干燥24h得到前驱体。
优选地，所述的制备方法中，在170℃下反应5.5h。
优选地，所述的制备方法中，在110℃烘箱中烘干。
优选地，所述的制备方法中，将样品在管式炉中以8℃/min的速度升温到730℃保温3h。
优选地，所述的制备方法中，整个过程氮气流速为90ml/min。
本发明技术效果：
该方法不需要金属催化剂及模板，制备工艺简单，条件温和，产率高，成本低，采用天然生物质原料芦花经过zncl2化学活化制备出含氮的碳微米管，天然微管结构得以保持，管径均一，有一定的石墨化趋势且在活化剂的作用下管壁兼具了微孔特性，具有巨大的市场前景。
具体实施方式
下面结合实施例具体介绍本发明的实质性内容。
实施例1
一种含氮碳微米管电极材料的制备方法，包括如下步骤：将收集的芦苇植株的花序取下，在去离子水中超声洗涤55min后，于90℃干燥24h得到前驱体；将30份前驱体与75份浓度为0.04mol/l份zncl2溶液混合后，置于高压反应釜中，在170℃下反应5.5h，使溶液充分浸渍前驱体，冷却至室温后将被浸渍样品及釜内液体转移至烧杯中，在110℃烘箱中烘干，将烘干后的材料转移到石英舟中，并将反应舟置于真空管式炉石英管的中心位置，在氮气保护下，将样品在管式炉中以8℃/min的速度升温到730℃保温3h，然后在氮气保护下以2℃/min的降温速率降至室温，整个过程氮气流速为90ml/min，得到的样品用70份浓度为0.2mol/l的盐酸处理，并用去离子水洗涤至中性，抽滤，于70℃烘箱中干燥即得；各原料均为重量份。
实施例2
一种含氮碳微米管电极材料的制备方法，包括如下步骤：将收集的芦苇植株的花序取下，在去离子水中超声洗涤50min后，于85℃干燥23h得到前驱体；将25份前驱体与70份浓度为0.04mol/l份zncl2溶液混合后，置于高压反应釜中，在165℃下反应5h，使溶液充分浸渍前驱体，冷却至室温后将被浸渍样品及釜内液体转移至烧杯中，在105℃烘箱中烘干，将烘干后的材料转移到石英舟中，并将反应舟置于真空管式炉石英管的中心位置，在氮气保护下，将样品在管式炉中以8℃/min的速度升温到720℃保温2.5h，然后在氮气保护下以2℃/min的降温速率降至室温，整个过程氮气流速为85ml/min，得到的样品用65份浓度为0.2mol/l的盐酸处理，并用去离子水洗涤至中性，抽滤，于65℃烘箱中干燥即得；各原料均为重量份。
实施例3
一种含氮碳微米管电极材料的制备方法，包括如下步骤：将收集的芦苇植株的花序取下，在去离子水中超声洗涤60min后，于95℃干燥25h得到前驱体；将35份前驱体与80份浓度为0.04mol/l份zncl2溶液混合后，置于高压反应釜中，在175℃下反应6h，使溶液充分浸渍前驱体，冷却至室温后将被浸渍样品及釜内液体转移至烧杯中，在115℃烘箱中烘干，将烘干后的材料转移到石英舟中，并将反应舟置于真空管式炉石英管的中心位置，在氮气保护下，将样品在管式炉中以8℃/min的速度升温到740℃保温3.5h，然后在氮气保护下以2℃/min的降温速率降至室温，整个过程氮气流速为95ml/min，得到的样品用75份浓度为0.2mol/l的盐酸处理，并用去离子水洗涤至中性，抽滤，于75℃烘箱中干燥即得；各原料均为重量份。
该方法不需要金属催化剂及模板，制备工艺简单，条件温和，产率高，成本低，采用天然生物质原料芦花经过zncl2化学活化制备出含氮的碳微米管，天然微管结构得以保持，管径均一，有一定的石墨化趋势且在活化剂的作用下管壁兼具了微孔特性，具有巨大的市场前景。