[發(fā)明專利]一種負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法及所得碳材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810890018.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109019556B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 楊旺;候利強;李永峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01G53/04;C01G51/04;C01G49/06;C01G3/02;C01F5/06;C01G51/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 閆加賀;姚亮

本發(fā)明提供一種負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法及所得碳材料，所述制備方法包括：(1)將石墨化氮化碳與金屬鹽水溶液混合均勻后進行干燥；(2)對步驟(1)干燥后所得產(chǎn)物進行煅燒，得到所述負載有金屬氧化物的碳材料。本發(fā)明還提供了由該制備方法得到的負載有金屬氧化物的碳材料。該方法以石墨化氮化碳為模板，在低溫條件下實現(xiàn)金屬氧化物在碳表面均勻負載，且負載的金屬氧化物顆粒均勻且尺寸小，避免了現(xiàn)有的高溫制備方法容易出現(xiàn)金屬顆粒團聚的缺點；并且低溫條件下使石墨化氮化碳低溫脫氮形成導電碳材料，同時使金屬氧化物更加緊密地鉚釘在碳材料表面，避免了現(xiàn)有其他方法制備時，金屬氧化物與碳材料復合物金屬顆粒易脫落的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及一種負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法及所得碳材料，屬于碳材料技術領域。

背景技術

金屬氧化物與碳材料的復合物因其獨特的物理和化學性質(zhì)受到廣泛關注，這類復合物廣泛應用于鋰離子電池、鈉離子電池等儲能領域，以及HER、OER、ORR等催化領域，但簡便批量制備仍然是困擾金屬氧化物與碳材料的復合物廣泛應用的瓶頸問題之一。科學家們報道了許多制備金屬氧化物與碳材料的復合物的方法，常用的包括水熱法、化學氣相沉積(CVD)法、化學合成法及機械球磨法等，但是其中大部分制備工藝復雜、價格昂貴、受材料自身結(jié)構(gòu)限制嚴重。

因此，提供一種簡便批量制備負載有金屬氧化物的碳材料的方法已經(jīng)成為本領域亟需解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的缺點和不足，本發(fā)明的一個目的在于提供一種負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的還在于提供由上述負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法制備得到的負載有金屬氧化物的碳材料。

為達到上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法，其中，所述制備方法包括：

(1)將石墨化氮化碳與金屬鹽水溶液混合均勻后進行干燥；

(2)對步驟(1)干燥后所得產(chǎn)物進行煅燒，得到所述負載有金屬氧化物的碳材料。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(1)中所述石墨化氮化碳與金屬硝酸鹽的質(zhì)量比為1:1-10。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(1)中所述金屬鹽包括金屬硝酸鹽。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(1)中所述金屬硝酸鹽包括硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸鋁或硝酸銅中的一種或者幾種的組合。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(1)中所述干燥溫度為70-100℃，時間為10-12h。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(2)中所述煅燒的溫度為200-700℃，時間為10-120min。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，步驟(2)中所述煅燒的溫度為300-400℃。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的負載有金屬氧化物的碳材料的制備方法中，煅燒過程中，金屬氧化物在溫度低于290℃下產(chǎn)生，當溫度為290-700℃時，該金屬氧化物催化氮原子，進而形成所述負載有金屬氧化物的碳材料。