[发明专利]氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管的制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂石墨烯@SiO₂同轴纳米管的制备方法和应用。本发明以三聚氰胺和甲烷为反应原料，Si‑SiO₂混合粉体为辅料，硝酸镍为催化剂，采用无模板一步化学气相反应法，在真空气氛炉中，制备出氮掺杂石墨烯@SiO₂同轴纳米管。本发明提供的无模板一步化学气相反应法具有工艺简单，成本低，易于控制，可重复性好，获得的氮掺杂石墨烯@SiO₂同轴纳米管的管径为150～250nm，SiO₂包覆层的厚度为6～8nm，并具有优异的场发射性能，可使其在场发射平板显示器、真空电子器件、大屏幕LCD背光模组和场发射照明光源等领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管的制备方法，其特征在于，采用无模板一步法制得氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管的主要步骤如下：以固态三聚氰胺为反应原料，Si-SiO2混合粉体为辅料，其中Si粉与SiO2粉物质的量比为1.5:1，将反应原料和辅料置于玛瑙研钵中混合研磨40min，将石墨基片于超声波清洗机中清洗烘干后，浸入0.01mol/L的Ni(NO3)2乙醇溶液5分钟，取出自然晾干，将碳布、研磨得到的混合反应原料及浸有催化剂的石墨基片一起放入石墨反应室中，再将石墨反应室置于真空气氛炉内，对真空气氛炉抽真空至50～80Pa，以15℃/min的升温速率将炉温升至1200～1250℃，保温20～30min后，以0.10～0.15sccm的通气速率通入甲烷气体，通气25～30分钟后，关闭通气阀门，停止通入甲烷，随炉冷却至室温，实现无模板一步化学气相反应法制备氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管，所述的氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管的管径为150～250nm，石墨烯壁厚为8～10nm，非晶SiO2包覆层的厚度为6～8nm，所述的氮掺杂石墨烯@SiO2同轴纳米管可用于场发射阴极材料,其开启电场和阈值电场分别为0.8～1V/μm和3.4～3.8V/μm。