本发明属于碳纳米材料制备技术领域，具体涉及一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料及其制备方法。
背景技术：
碳纳米管形状为一维的圆柱形中空结构，也可以理解为是石墨片层结构卷曲而成。其直径为几个至数百纳米左右，长度一般在微米级，为直径数倍，由此碳纳米管具有较大的长径比。从制备方面说，碳纳米管的制备方法包括电弧放电、激光蒸发、气相化学沉积等方法。目前碳纳米管厂家主要采用气相化学沉积(cvd法)法，即先制备含铁、钴或镍等过渡金属元素为活性物质的催化剂，然后将催化剂放入管式炉中，在高温下通入含碳原子气体，即可在催化剂表面生长出碳纳米管粉体。从性能来看，碳纳米管具有良好的导热、导电及力学强度，其可用于复合材料、添加剂等，增强材料的强度、导电性等。
高比表面积及高导电性碳纳米管在使用过程中具有明显的优势，例如用于锂电池，可以提高电池的倍率、循环等性能，也可用于复合导电材料、储氢材料等领域。
通过cvd法制备高比表面积及高导电性碳纳米管目前主要有两种途径，一是通过调控催化剂的制备，生长出管径尽量小的碳纳米管，使其具有高的比表面积和良好的导电性。申请号为201910051905.4即公开了一种比表面积较高的碳纳米管制备方法，但该类方法制得的碳纳米管一般杂质含量较高，碳量一般在90％～95％左右。
另一种方法是对已制得的碳纳米管进行处理，包括掺杂、活化等。申请号为201710036962.6的专利就公开了一种多孔碳纳米管的制备方法，使得碳纳米管比表面积进一步升高。此专利以碳纳米管做原料，经配制溶液、超声分散处理、酸氧化、冷冻干燥、真空烧结、酸浸泡、洗涤抽滤、真空干燥，制成多孔碳纳米管。但是这类方法可能有损碳纳米管良好的导电性。
技术实现要素：
本发明解决了现有碳纳米管材料导电性不高和比表面积较小的技术问题，而提供了一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料及其制备方法。
本发明的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料是以碳纳米管为基底生长的碳纳米管材料，其管径为5nm～200nm、比表面积为100m2/g～500m2/g、含碳量为98％以上；外观呈黑色粉体。
本发明的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料的制备方法按以下步骤进行：
一、将含碳纳米管的分散液涂布在基体上，涂布厚度为0.05mm～0.5mm，然后在温度为100～200℃烘干；
二、将步骤一后的基体进行真空溅射镀膜，溅射镀膜参数为：电流为0.2a～20a，真空度为10-4pa～10pa，起辉后真空溅射镀膜10s～300s；
三、将步骤二后的基体放入管式炉中，通入惰性气体，在温度为400～1000℃的条件下，保温5min～60min，然后在温度为550～1000℃的条件下，通入碳原子气体与惰性气体的混合气体，并在此条件下保温20min～120min，得到高比表面积、高导电性碳纳米管材料。
进一步限定，步骤一中所述的分散液中碳纳米管的质量分数为5％～20％。
进一步限定，步骤一中所述基体为硅片或铜箔。
进一步限定，步骤一中所述涂布厚度为0.125mm～0.25mm。
进一步限定，步骤二中所述真空溅射镀膜的膜种类为铁、钴和镍中的一种或几种按任意比的组合。
进一步限定，步骤二中起辉后真空溅射镀膜30s～150s。
进一步限定，步骤三中所述混合气体中碳原子气体与惰性气体的体积比为1：(0.2～10)。
进一步限定，步骤三中所述惰性气体为氮气或氩气。
进一步限定，步骤三中所述碳原子气体包括甲烷、丙烷、丙烯或乙炔。
本发明通过特殊的催化剂制备工艺，制备出具有高比表面积和高导电性的碳纳米管，其纯度和比表面积均较高，纯度可达98％以上，比表面积高达100m2/g～500m2/g，且无需对已制得的碳纳米管进行进一步的处理，保留了其良好的导电性，电阻率低至32ω/□。
此外，本发明的材料可以做添加剂使用制备复合材料，提高材料的强度、导热及导电性能，还可以作为导电剂加入到锂电池中，提高电池的循环、倍率等性能。
同时本发明的制备方法操作简单，易于生产。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料的制备方法按以下步骤进行：
一、将含碳纳米管的水性分散液涂布在铜箔上，涂布厚度为0.125mm，然后在温度为100℃烘干；其中所述的水性分散液中碳纳米管的质量分数为5％；
二、将步骤一后的铜箔进行真空溅射镀膜，溅射镀膜参数为：电流为0.5a，真空度为10-2pa，靶材为铁靶，起辉后真空溅射镀膜10s；
三、将步骤二后的铜箔放入管式炉中，通入氮气，在温度为500℃的条件下，保温30min，然后在温度为700℃的条件下，通入丙烷与氮气的混合气体，其中丙烷与氮气的体积比为1：0.2，并在此条件下保温20min，得到高比表面积、高导电性碳纳米管材料。
经检测，本实施方式得到的碳纳米管材料的比表面积为390m2/g，碳量99.2％。
检测试验：按质量份数取1.5份本实施方式制得的碳纳米管材料、11份碳酸钙、37.5份环氧树脂和5份的水，在转速为1000rpm的条件下，搅拌10min，粘度为3500mpa·s，然后再用三辊研磨机研磨10min，得到含本实施方式碳纳米管材料的浆料。
使用涂布器将得到的含本实施方式碳纳米管材料的浆料涂覆在pet薄膜上，涂覆厚度200μm，然后烘干，使用四探针测试仪测试薄膜电阻率为32ω/□。
具体实施方式二：本实施方式中的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料的制备方法按以下步骤进行：
一、将含碳纳米管的水性分散液涂布在铜箔上，涂布厚度为0.25mm，然后在温度为100℃烘干；其中所述的水性分散液中碳纳米管的质量分数为5％；
二、将步骤一后的铜箔进行真空溅射镀膜，溅射镀膜参数为：电流为，真空度为10-2pa，靶材为铁靶，起辉后真空溅射镀膜150s；
三、将步骤二后的铜箔放入管式炉中，通入氮气，在温度为500℃的条件下，保温30min，然后在温度为700℃的条件下，通入丙烷与氮气的混合气体，其中丙烷与氮气的体积比为1：5，并在此条件下保温50min，得到高比表面积、高导电性碳纳米管材料。
经检测，本实施方式得到的碳纳米管材料的比表面积为353m2/g，碳量99.1％。
检测试验：按质量份数取1.5份本实施方式制得的碳纳米管材料、11份碳酸钙、37.5份环氧树脂和5份的水，在转速为1000rpm的条件下，搅拌10min，粘度为3750mpa·s，然后再用三辊研磨机研磨10min，得到含本实施方式碳纳米管材料的浆料。
使用涂布器将得到的含本实施方式碳纳米管材料的浆料涂覆在pet薄膜上，涂覆厚度200μm，然后烘干，使用四探针测试仪测试薄膜电阻率为42ω/□。
具体实施方式三：本实施方式中的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料的制备方法按以下步骤进行：
一、将含碳纳米管的n-甲基吡咯烷酮(nmp)分散液涂布在铜箔上，涂布厚度为0.05mm，然后在温度为100℃烘干；其中所述的n-甲基吡咯烷酮(nmp)分散液中碳纳米管的质量分数为5％；
二、将步骤一后的铜箔进行真空溅射镀膜，溅射镀膜参数为：电流为10a，真空度为10-2pa，靶材为铁靶，起辉后真空溅射镀膜300s；
三、将步骤二后的铜箔放入管式炉中，通入氮气，在温度为500℃的条件下，保温30min，然后在温度为600℃的条件下，通入丙烷与氮气的混合气体，其中丙烯与氮气的体积比为1：1，并在此条件下保温20min，得到高比表面积、高导电性碳纳米管材料。
经检测，本实施方式得到的碳纳米管材料的比表面积为270m2/g，碳量99.4％。
检测试验：按质量份数取1.5份本实施方式制得的碳纳米管材料、11份碳酸钙、37.5份环氧树脂和5份的水，在转速为1000rpm的条件下，搅拌10min，粘度为4600mpa·s，然后再用三辊研磨机研磨10min，得到含本实施方式碳纳米管材料的浆料。
使用涂布器将得到的含本实施方式碳纳米管材料的浆料涂覆在pet薄膜上，涂覆厚度200μm，然后烘干，使用四探针测试仪测试薄膜电阻率为37ω/□。
具体实施方式四：本实施方式中的一种高比表面积、高导电性碳纳米管材料的制备方法按以下步骤进行：
一、将含碳纳米管的n-甲基吡咯烷酮(nmp)分散液涂布在铜箔上，涂布厚度为0.25mm，然后在温度为100℃烘干；其中所述的n-甲基吡咯烷酮(nmp)分散液中碳纳米管的质量分数为10％；
二、将步骤一后的铜箔进行真空溅射镀膜，溅射镀膜参数为：电流为5a，真空度为10-1pa，靶材为钴靶，起辉后真空溅射镀膜30s；
三、将步骤二后的铜箔放入管式炉中，通入氮气，在温度为500℃的条件下，保温30min，然后在温度为600℃的条件下，通入丙烷与氮气的混合气体，其中丙烯与氮气的体积比为1：5，并在此条件下保温20min，得到高比表面积、高导电性碳纳米管材料。
经检测，本实施方式得到的碳纳米管材料的比表面积为249m2/g，碳量99.2％。
检测试验：按质量份数取1.5份本实施方式制得的碳纳米管材料、11份碳酸钙、37.5份环氧树脂和5份的水，在转速为1000rpm的条件下，搅拌10min，粘度为3480mpa·s，然后再用三辊研磨机研磨10min，得到含本实施方式碳纳米管材料的浆料。
使用涂布器将得到的含本实施方式碳纳米管材料的浆料涂覆在pet薄膜上，涂覆厚度200μm，然后烘干，使用四探针测试仪测试薄膜电阻率为39ω/□。
对比试验：将含有5％碳纳米管的水性分散液使用自动涂覆机涂布在铜箔上，涂布厚度为0.125mm，然后100℃烘干。测试比表面积为149m2/g，碳量98.7％。其中所述碳纳米管为哈尔滨金纳科技有限公司生产的型号为cn19的碳纳米管。
按质量份数取1.5份对比试验的碳纳米管、11份碳酸钙、37.5份环氧树脂和5份的水，在转速为1000rpm的条件下，搅拌10min，粘度为2680mpa·s，然后再用三辊研磨机研磨10min，得到含本实施方式碳纳米管的浆料。
使用涂布器将得到的含本实施方式碳纳米管的浆料涂覆在pet薄膜上，涂覆厚度200μm，然后烘干，使用四探针测试仪测试薄膜电阻率为328ω/□。