[发明专利]一种蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子及其制备和应用

权利要求书

1.一种蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子，其特征在于：所述蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子以铁或铁及碳化铁为核，N掺杂的C与铁及碳化铁形成的混合物为壳。

2.如权利要求1所述的纳米粒子，其特征在于：所述蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子中，平均粒径为250-500nm，其中核的平均直径为100-200nm，壳的平均厚度为20-50nm。

3.如权利要求1所述的纳米粒子，其特征在于：所述碳化铁为CFe_x，其中0.125≤x≤4。

4.如权利要求1所述的纳米粒子，其特征在于：所述N掺杂的C中的N由氧化型-氮、石墨型-氮、吡咯型-氮、腈型-氮、吡啶型-氮组成；且上述结构的氮的原子摩尔含量依次分别为掺杂N的1-20％、1-30％、12-42％、5-25％、30-60％。

5.如权利要求1所述纳米粒子，其特征在于：所述壳中的铁及碳化铁的平均粒径为10-45nm。

6.如权利要求1-5任一所述纳米粒子，其特征在于：核中碳化铁占的重量含量为0-3％；所述纳米粒子表面元素的原子比含量分别为：C的含量为60-90％，单质铁的含量为0.05-30％，N的含量为1-15％；其中碳化铁占0.01-6％。

7.一种权利要求1-6任一所述蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)前体分散液的配制：

于每100ml无水乙醇中加入6-40mL单体，并将其分散均匀；

2)Fe₃O₄-P的制备：

a.将浓度为0.4-15g/L的Fe₃O₄水分散液按体积比10:3至35：9与步骤1)所得前体分散液混合均匀；

b.将4-12mol/L酸性溶液按体积比为1:10至10：1与步骤a所得混合液，反应后过滤得固体样品；

c.将步骤b所得的固体样品重新分散在酸性溶液中，并进行反应；

d.采用去离子水对步骤b所得反应溶液进行洗涤至溶液呈中性，过滤后干燥得Fe₃O₄-P；

3)蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子的制备：

将步骤2)所得Fe₃O₄-P于惰性气氛下焙烧得蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子。

8.如权利要求7所述蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)中单体为吡咯、苯胺、噻吩中的一种或两种以上的混合单体；

所述步骤2)a中Fe₃O₄的粒径为20-300nm；

所述步骤2)b中酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或两种以上；反应时间为0.5-9h；

所述步骤2)c中酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或两种以上的混合酸；所述酸性溶液中H⁺的浓度为0.5-2mol/L；所述固体物质于所述酸性溶液中的浓度为1-66g/L；所述反应时间为0.5-8h；

所述步骤2)d中的干燥条件为45-80℃真空条件下，烘干5-9h；

所述步骤3)中惰性气氛为N₂、Ar、He中一种或两种以上的混合气；所述焙烧温度为500-1000℃，焙烧时间为0.5-6h。

9.一种如权利要求1-6任一所述蛋黄-蛋壳结构的纳米粒子的应用，其特征在于：该纳米粒子用作碱性或酸性条件下的氧还原电催化剂。