[发明专利]一种纳米金属/碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：所述纳米金属/碳复合材料以无定形镂空碳球为骨架，金属单质均匀地嵌入在碳骨架中，形成粒度在100～500nm的纳米金属/碳复合颗粒；

所述纳米金属/碳复合材料以质量百分比计包括：

无定形碳40％～70％，

金属A30％～60％，金属A粒径大小在3～10nm之间；

所述纳米金属/碳复合材料通过下述步骤制备：

步骤一

按比例称取可溶金属A的化合物和可溶双性金属的化合物作为原料；将称取原料、第一碳源、溶剂混合；得到溶液A；

所述溶剂选自醇、丙酮、乙醚中的至少一种；

所述第一碳源选自葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、核糖、麦芽糖、蔗糖、可溶纤维素、可溶淀粉、吡咯、苯胺、噻吩中的至少一种；

步骤二

将得到的液体A置于密闭容器中，于150～200℃进行反应，然后，以10～30℃/min的冷却速度，得到含有固相的混合液；

步骤三

分离含有固相的混合液中固相和液相，清洗所得固相并将清洗后的固相在保护气氛下进行干燥、煅烧，得到纳米复合材料前驱体，所述煅烧的温度为500～1000℃；

步骤四

将得到的纳米复合材料前驱体颗粒加入强碱溶液中，搅拌、过滤、洗涤，最后将得到的产物在保护气氛下烘干，得到纳米金属/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：所述纳米金属/碳复合材料中，无定形镂空碳球的粒度在100～500nm之间且无定形镂空碳球的比表面积为300～1000m²/g；碳球中的空洞结构在10～50nm之间。

3.根据权利要求1所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：所述金属A选自钴、镍、铁、锡、锑、铋、钼、铜、铟、银、镉、铅、铊至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：

步骤一中所述可溶金属A的化合物选自钴盐、镍盐、铁盐、锡盐、锑盐、铋盐、钼盐、铜盐、铟盐、银盐、镉盐、铅盐、铊盐中的至少一种；

所述的可溶双性金属的化合物包括锌的化合物、铝的化合物、镓的化合物中的至少一种；

所述溶剂选自乙二醇、二乙二醇、丙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、丙酮、乙醚中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：所述锌的化合物包括醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌中的至少一种，所述铝的化合物包括硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的至少一种，镓的化合物包括硝酸镓、氯化镓、硫酸镓中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：

步骤一中，按1mol金属A的化合物配取50～100L溶剂、50～800g碳源、0.5～5mol双性金属的化合物的比例，配制可溶金属A的化合物、可溶双性金属的化合物、溶剂、碳源的混合溶液，得到溶液A；

步骤二中将得到的液体A置于密闭容器中，以10～20℃/min升温速率升温至150～200℃，反应3～8小时，然后水冷至室温，得到含有固相的混合液。

7.根据权利要求1所述的一种纳米金属/碳复合材料，其特征在于：步骤四中使用的强碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱液的浓度在1mol/L～9mol/L之间，当可溶金属A的化合物为钴盐、镍盐、铁盐、钼盐、铜盐、银盐、镉盐、铅盐、铊盐时，反应控制温度小于等于80℃，搅拌1～10h，当可溶金属A的化合物为锡盐、锑盐、铋盐、铟盐时，反应控制温度小于等于30℃，搅拌1～10h。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述纳米金属/碳复合材料的应用，其特征在于：包括将所述纳米金属/碳复合材料用作催化剂。