[发明专利]一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的制备方法

说明书

一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的制备方法，属于纳米复合材料制备技术领域。将两种不同金属盐、羧酸或羧酸盐在水中混合均匀，获得羧酸根络合的金属离子溶液；将碳纳米管、含氮聚合物在水‑醇溶液中混合，超声至稳定悬浊液；将上述两种液体混合，超声或搅拌至均匀分散；向混合液中加入硼氢化盐，发生原位反应，双金属氧化物/碳氮结构生成并附着于所述碳纳米管表面；经洗涤、干燥得到所述双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物。本发明方法双金属氧化物呈薄片状且自组装形成多层组装体结构，组装体呈片层状、团簇状、花朵状或海胆状，附着于碳纳米管表面，组装体内两种金属元素、碳元素、氮元素、氧元素均匀分布。

技术领域：

本发明涉及一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的制备方法，属于纳米复合材料制备技术领域。

背景技术

金属氧化物具有优异的化学、电化学性能，尤其是双金属氧化物性能突出，是催化及电化学反应领域的研究热点之一，但其导电性能差，严重影响了反应效率。碳纳米管具有比表面积大、电导率高、化学稳定性好等特点，将双金属氧化物与碳纳米管结合制备金属氧化物/碳纳米管复合纳米材料，可有效发挥二者各自的优势，获得良好的反应性能。向金属氧化物/碳纳米管复合材料中引入碳元素和氮元素的聚合物，不仅进一步提升了材料的导电性，还可增强材料的稳定性，并且有可能产生新的反应活性位点，提高材料的反应性能，表现出良好的催化及电化学活性。

现有技术中，金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的制备方法主要是化学法。首先采用聚合法在碳纳米管表面包覆一层聚合物，然后向聚合物包覆碳纳米管的分散液中加入含金属离子的溶液，加入碱或氨水调控pH至碱性，加热溶液，形成金属氧化物担载于聚合物包覆的碳纳米管表面。但现有技术步骤较多，增加了合成过程的复杂性，且制备的金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物中，金属氧化物的尺寸较大，比表面积较小，氧化物与碳纳米管之间的结合不够稳定，从而影响该金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的催化及电化学活性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，其目的在于提供过一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物的原位制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将两种金属盐与羧酸或羧酸盐混合后加到去离子水中形成混合溶液，混合溶液中的羧酸根过量使金属离子能够完全被络合；将混合溶液在室温下超声分散至稳定，得到羧酸根络合的金属离子溶液A；

(2)将碳纳米管、含氮聚合物单体混合后加至去离子水与醇的混合溶液中，超声分散1.5小时以上，获得稳定悬浊液B；

(3)将溶液A与悬浊液B混合，超声或搅拌至碳纳米管分散均匀，得到溶液C；

(4)在持续超声或搅拌条件下，向溶液C中加入过量硼氢化盐粉末或硼氢化盐水溶液，反应至溶液中无气泡产生，得到溶液D；

(5)将溶液D用去离子水及乙醇离心或抽滤清洗，过滤，获得的固体置于烘箱中40℃-80℃干燥，所得的黑色粉末即为金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物。

步骤(1)中所述的金属盐，所述金属元素为金、银、铂、钯、铜、钌、铁、钴、镍以及锌的离子中的两种，其摩尔比范围为0.01～100。

步骤(1)中所述的羧酸盐为柠檬酸盐、乙二酸盐、丁二酸盐、戊二酸盐、苯甲二酸盐、酒石酸盐中的一种或多种。

步骤(1)中所述的羧酸为柠檬酸、乙二酸、丁二酸、戊二酸、苯甲二酸、酒石酸中的一种或多种。

步骤(1)中所述的金属离子与羧酸根离子的摩尔比为1:1～1:10。

步骤(1)中所述的络合反应的反应温度范围为4℃～100℃。