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CN112599358B - 一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN112599358B CN202011504029.5A CN202011504029A CN112599358B CN 112599358 B CN112599358 B CN 112599358B CN 202011504029 A CN202011504029 A CN 202011504029A CN 112599358 B CN112599358 B CN 112599358B
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Abstract

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：1）将糖类、金属硝酸盐水合物Ⅰ和金属硝酸盐水合物Ⅱ溶解于去离子水中，然后于200‑350℃下水热反应20‑120 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载双金属的模板碳纳米片材料；2）将负载双金属的模板碳纳米片材料在惰性气氛下于600‑1200℃碳化2‑7 h，得到碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料，然后除去模板，经洗涤、干燥即得多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料。本发明采用在多孔碳纳米片上原位内嵌Cu‑M合金纳米晶，制备步骤简单、操作方便，对环境友好，利于工业化生产。

Description

一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米复合材料制备技术领域，具体涉及一种多孔碳纳米片内嵌Cu-M（M为Ni、Co、Fe或Mn）合金纳米晶复合材料及其制备方法。
背景技术
在功能性纳米复合材料的制备上，类石墨烯碳纳米片被认为是一种非常理想的碳基体来负载各类纳米颗粒，其中尤以负载各种金属纳米颗粒最为常用。目前，各种类型的金属纳米颗粒通过与类石墨烯碳纳米片复合形成复合材料而广泛应用在催化、储能、传感器和太阳能转化等。一方面，类石墨烯碳纳米片的引入除了可以提高复合材料的电导率，同时还可以有效阻止纳米颗粒的团聚。另一方面，负载在类石墨烯上面的纳米颗粒不仅可以赋予最终的复合材料各种功能，还可以阻碍类石墨烯碳纳米片重叠，从而赋予该复合材料各种优异的性能。在中国专利CN 105562005 A报道了一种碳包裹Ni纳米晶颗粒负载在石墨烯上的纳米复合材料及其制备方法。该发明所使用的原料为石墨烯与双（环戊二烯），其使用的原料价格昂贵，制作成本高，不适推广使用。
目前，在类石墨烯纳米片上负载双金属纳米晶合金的复合材料报道较少，且不能大量制备，本发明采用了一种较为简单的方法可以实现一种多孔碳纳米片内嵌Cu-M合金纳米晶（M为Ni、Co、Fe或Mn）的宏量制备，该方法步骤简单，操作方便，成本低，对环境友好，利于工业化生产。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料，该复合材料将Cu与M（M为Ni、Co、Fe或Mn）形成的纳米晶合金稳定内嵌于多孔碳基体中。
本发明还提供了上述复合材料的制备方法，该方法步骤简单，操作方便，对环境友好，利于工业化生产。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将糖类、金属硝酸盐水合物Ⅰ和金属硝酸盐水合物Ⅱ溶解于去离子水中，然后于200-350 ℃下水热反应20-120 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载双金属的模板碳纳米片材料；其中，糖类、金属硝酸盐水合物Ⅰ和金属硝酸盐水合物Ⅱ的质量比为（0.1-2）:（0.5-2）:（0.5-2）；
2）将负载双金属的模板碳纳米片材料在惰性气氛下于600-1200 ℃碳化2-7 h，得到碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料，然后除去模板，经洗涤、干燥即得多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料。
优选的，步骤1）中所述糖类为α-乳糖、葡萄糖、麦芽糖和蔗糖中的一种或两种以上的混合物。
优选的，步骤1）中所述金属硝酸盐水合物Ⅰ为三水合硝酸铜，金属硝酸盐水合物Ⅱ为六水合硝酸镍、六水合硝酸钴、九水硝酸铁或六水合硝酸锰。
优选的，步骤2）中用酸溶液浸泡除去模板，所述酸溶液为浓度0.1M的稀盐酸和/或0.1M的稀硝酸，浸泡时间为12-24 h。
采用上述方法制备得到的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料。
所述多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料在超级电容器和吸附染料中的应用。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明中制备多孔碳纳米片内嵌Cu-M合金纳米晶材料中的碳纳米片碳源选用乳糖、麦芽糖、半乳糖、蔗糖等糖类，Cu-M合金纳米晶选用三水合硝酸铜及一种金属硝酸盐水合物；
2. 本发明制备多孔碳纳米片内嵌Cu-M合金纳米晶的工艺简单，可操作性强、样品产率较大、反应条件易达到，对设备要求低，在很大程度上降低生产成本；
3. 采用本发明方法制备所得的多孔碳纳米片内嵌Cu-M合金纳米晶具有如下结构特征：多孔碳纳米片中共掺杂氮、氧元素，且具有部分石墨化微结构；Cu与M形成的纳米晶合金稳定内嵌于多孔碳基体中。
附图说明
图1是实施例1水热反应前溶液和得到的最终产物的照片；
图2是实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的XRD图；
图3是实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的拉曼光谱图；
图4是实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的透射电镜图；
图5是采用实施例1制备的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料制备的超级电容器性能测试结果；
图6是采用实施例1制备的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料对亚甲基蓝染料的吸附数据。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将0.5 g α-乳糖在50mL的烧杯中超声条件下均匀分散到5 mL的去离子水中；再将0.5g三水合硝酸铜和0.5g六水合硝酸镍在50 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到5 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入100mL烧杯中混合，得到绿色透明溶液；然后放于烘箱中于220 ℃进行水热反应30 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于600 ℃碳化2 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶材料，再用0.1M HNO3浸泡24 h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥12 h，最终得到0.1 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料。
图1是实施例1进行水热反应前与制备的多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料对比照片，图中左图为α-乳糖、三水合硝酸铜和六水合硝酸镍进行水热反应前的混合溶液照片（图中看出为蓝色溶液）；右图为本实施例制备的多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料照片，可以明显看出：制备的产物是黑色固体粉末，样品的分散性较好。
图2是实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料的XRD图，在 XRD 谱图中主要有两种峰存在，其中23.9220的峰对应C的(200)晶面，43.9940、51.2520、75.4170的峰分别对应的是Cu、Ni合金纳米晶的(111)、(200)、(220)晶面。
图3实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料的拉曼光谱图，拉曼光谱主要有四个峰，G峰1594.26 cm-1和2 D峰2800 cm-1显示了材料多孔碳纳米片石墨烯结构的特点，D峰为1338.79 cm-1表明样品是多缺陷的多孔碳纳米片类石墨烯，ID /IG = 0.84也证明了这一点，517.32 cm-1表明是样品含有Cu-Ni合金纳米晶。拉曼光谱（ID /IG = 0.84）表明样品为多缺陷的类石墨烯多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶材料。
图4是实施例1制备得到的多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料的透射电镜图，图中的片状结构为多孔纳米片，负载于纳米片上的为内嵌的Cu-Ni合金纳米晶，由图可以看出，样品结构为多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶。
将实施例1制备的碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料用于超级电容器的制作。使用实施例1所制得的产品应用于超级电容器，实施步骤如下：称取10mg实施例1多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料，加入1.25mg乙炔黑和208ml的 0.6%聚四氟乙烯溶液，使其充分混合，在70℃的真空烘箱中干燥，然后加入乙醇，在玻璃棒下碾压成片，用专门的刻刀将其裁剪成直径为9mm的圆片，将其置于两片直径为10mm的镍泡沫中间，在10Mpa压力下将其压紧。随后采用CHI660e电化学工作站对其超级电容器性能进行测试。采用恒流充放电法分别在1A g-1、2A g-1、5A g-1 、10A g-1、20A g-1下进行测试，结果见图5中（a）（图中从右至左依次为1A g-1、2A g-1、5A g-1 、10A g-1、20A g-1的测试结果），样品的比电容量C通过以下公式进行计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Im: 电流密度
C: 比电容
V: 电势窗口
经上述公式计算可得，实施例1产品用于超级电容器时，比电容量计算结果如图5中（b）所示，比电容量在1A g-1的电流密度下高达4400F g-1，远高于目前所报道的用作正极的材料。
本发明的碳纳米片内嵌合金纳米晶可用于染料的吸附，具体操作如下：配置100mg L-1的亚甲基蓝溶液，称取20ml的亚甲基蓝溶液置于容量瓶中，称取5mg 的实施例1制备的碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料对其进行吸附，在黑暗避光状态下，连续震荡3h，N2吸附曲线见图6中（a），从图中可以看出，本产品具有较高的比表面积，其中，在P/P0<0.1，N2吸附量急剧上升，表明存在众多微孔，在P/P0=0.4-1.0之间，存在巨大的磁滞回线，表明样品存在大量中孔和大孔；同时，对亚甲基蓝进行移除率测试，结果如图6中（b）所示，从图中可以看出，在3h时移除率可高达95%，说明本产品能很好的应用于染料吸附。
实施例2
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将1 g葡萄糖在50mL的烧杯中超声条件下均匀分散到10 mL的去离子水中；再将1g三水合硝酸铜和1g六水合硝酸镍在50 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到10 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入100mL烧杯中混合，得到绿色透明溶液；然后放于烘箱中于250 ℃进行水热反应60 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于800℃碳化2 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶材料，再用0.1M 稀盐酸浸泡24 h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥12 h，最终得到0.15 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料。
实施例3
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将1.2 g麦芽糖在100mL的烧杯中超声条件下均匀分散到20 mL的去离子水中；再将0.9g三水合硝酸铜和1.2g六水合硝酸钴在100 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到30 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入250mL烧杯中混合，得到透明溶液；然后放于烘箱中于260 ℃进行水热反应60 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Co双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Co双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于1000 ℃碳化1 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Co合金纳米晶材料，再用0.1M稀硝酸和 0.1M的稀盐酸混合酸浸泡18h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥18 h，最终得到0.24 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Co合金纳米晶复合材料。
实施例4
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将2 g蔗糖在200mL的烧杯中超声条件下均匀分散到20 mL的去离子水中；再将1.5g九水合硝酸铁和1.2g三水合硝酸铜在200 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到20 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入500mL烧杯中混合，得到透明溶液；然后放于烘箱中于270 ℃进行水热反应120 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Fe双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Fe双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于900 ℃碳化4 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Fe合金纳米晶材料，再用0.1M稀硝酸浸泡20h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥8 h，最终得到0.4 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Fe合金纳米晶复合材料。
实施例5
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将2 g蔗糖在200mL的烧杯中超声条件下均匀分散到20 mL的去离子水中；再将1.5g九水合硝酸铁和1.2克三水合硝酸铜在200 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到20 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入500mL烧杯中混合，得到透明溶液；然后放于烘箱中于350 ℃进行水热反应20 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Fe双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Fe双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于1200 ℃碳化2 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Fe合金纳米晶材料，再用0.1M稀硝酸浸泡12h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥8 h，最终得到0.4 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Fe合金纳米晶复合材料。
实施例6
一种多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将0.5 g α-乳糖在50mL的烧杯中超声条件下均匀分散到5 mL的去离子水中；再将0.5g三水合硝酸铜和0.5g六水合硝酸锰在50 mL的烧杯中超声条件下均匀分散到5 mL的去离子水中，完全溶解；然后将上述物料倒入100mL烧杯中混合，得到绿色透明溶液；然后放于烘箱中于200 ℃进行水热反应100 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料。将负载Cu-Ni双金属的模板碳纳米片材料在N2环境下于400 ℃碳化7 h，得到碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶材料，再用0.1M HNO3浸泡20 h以除去模板，分别用乙醇、去离子水清洗，离心收集，干燥12 h，最终得到0.1 g多孔碳纳米片内嵌Cu-Ni合金纳米晶复合材料。

Claims (5)

1.一种用于超级电容器的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将糖类、金属硝酸盐水合物Ⅰ和金属硝酸盐水合物Ⅱ溶解于去离子水中，然后于200-350 ℃下水热反应20-120 min，反应结束得到蓬松的固体产物，碾压成粉末得到负载双金属的模板碳纳米片材料；其中，糖类、金属硝酸盐水合物Ⅰ和金属硝酸盐水合物Ⅱ的质量比为（0.1-2）:（0.5-2）:（0.5-2）；所述金属硝酸盐水合物Ⅰ为三水合硝酸铜，金属硝酸盐水合物Ⅱ为六水合硝酸镍、六水合硝酸钴、九水硝酸铁或六水合硝酸锰；
2）将步骤1）制备的负载双金属的模板碳纳米片材料在惰性气氛下于600-1200 ℃碳化2-7 h，得到碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料，然后除去模板，经洗涤、干燥即得多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料。
2.根据权利要求1所述用于超级电容器的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述糖类为α-乳糖、葡萄糖、麦芽糖和蔗糖中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述用于超级电容器的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中用酸溶液浸泡除去模板，所述酸溶液为浓度0.1M的稀盐酸和/或0.1M的稀硝酸，浸泡时间为12-24 h。
4.采用权利要求1-3任一所述方法制备得到的多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料。
5.权利要求4所述多孔碳纳米片内嵌合金纳米晶复合材料在超级电容器中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143719A (zh) * 2006-09-07 2008-03-19 三星Sdi株式会社 多孔碳材料及其制备方法
CN106881089A (zh) * 2017-03-16 2017-06-23 北京师范大学 一种可控的石墨烯负载廉价ib‑viiib族双金属纳米颗粒复合材料的制备方法
CN107140623A (zh) * 2017-05-24 2017-09-08 郑州大学 一种制备石墨烯的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104538595B (zh) * 2014-12-10 2017-12-05 南京师范大学 嵌入式纳米金属负载型碳纳米片锂离子电池负极材料及其制备方法和应用
US11335900B2 (en) * 2018-11-12 2022-05-17 Zhejiang A & F University Nanosheet composite for cathode of lithium-sulfur battery, preparation method thereof and electrode and battery comprising the same
CN109705808B (zh) * 2019-02-02 2021-09-24 南京航空航天大学 一种具有mof结构的钴镍合金-多孔碳复合吸波材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143719A (zh) * 2006-09-07 2008-03-19 三星Sdi株式会社 多孔碳材料及其制备方法
CN106881089A (zh) * 2017-03-16 2017-06-23 北京师范大学 一种可控的石墨烯负载廉价ib‑viiib族双金属纳米颗粒复合材料的制备方法
CN107140623A (zh) * 2017-05-24 2017-09-08 郑州大学 一种制备石墨烯的方法

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