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一種球形的氮摻雜碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12614900閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種球形的氮摻雜的碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:

步驟1)將含氮和碳元素的高分子聚合物原材料溶于去離子水中,在攪拌條件下緩慢加入丙酮溶劑,形成納米球,然后加入交聯(lián)劑從而獲得經(jīng)交聯(lián)的納米球,隨后進(jìn)行冷卻和離心分離,其中所述有機(jī)原材料中氮元素與碳元素之比為1:50至1:1;

步驟2)向步驟1)的所述經(jīng)交聯(lián)的納米球的分散體中加入過渡金屬的鹽,在常壓或加壓的條件下,加熱至30℃至150℃的溫度并保持1小時(shí)至48小時(shí);

步驟3)使步驟2)中所得混合物冷卻至室溫,從所述混合物中分離出沉淀物,對(duì)所述沉淀物進(jìn)行洗滌、分離和干燥處理從而得到粉體材料;

步驟4)將步驟3)中所述粉體材料在惰性氣氛下,在150℃至950℃下焙燒1小時(shí)至20小時(shí),得到所述球形的氮摻雜的碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟1)中的含氮和碳元素的高分子聚合物原材料選自明膠、阿拉伯膠、殼聚糖中的一種或更多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟1)中的交聯(lián)劑選自戊二醛、乙二醛、聚乙二醇、聚丙二醇、過氧化二異丙苯中的一種或更多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟2)中過渡金屬鹽選自鐵鹽、鈷鹽、鎳鹽、鋅鹽中的一種或更多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟2)中加熱溫度為50-120℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,在所述步驟2)中進(jìn)一步加入pH調(diào)節(jié)劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,在所述步驟2)中,所述pH調(diào)節(jié)劑選自六次甲基四胺、氨、蒸餾水、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,在所述步驟3)中利用真空干燥工藝對(duì)所述沉淀物進(jìn)行干燥,所述真空干燥在60℃至150℃的溫度下進(jìn)行。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述步驟4)中焙燒溫度為200℃至800℃。

10.一種由權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的球形氮摻雜的碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的球形氮摻雜的碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料,其特征在于,球形氮摻雜的碳材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料具有包括碳球與過渡金屬氧化物的復(fù)合結(jié)構(gòu),所述復(fù)合材料由碳球與過渡金屬氧化物復(fù)合形成,所述復(fù)合材料的尺寸為0.1微米至5微米,在所述碳球表面上負(fù)載有過渡金屬氧化物,所述過渡金屬氧化物為片狀、針狀或球狀,所述過渡金屬選自鐵、鈷、鎳、鋅中的一種或更多種;

其中,所述復(fù)合材料中,氮元素占氮與碳元素總重量的2%至50%,過渡金屬占復(fù)合材料總重量的5%至80%。

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