[发明专利]一种负载金属碳微米片的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载金属碳微米片的制备方法，属于纳米材料技术领域。本发明以冬瓜和对应的金属盐为原料，首先通过溶液法将冬瓜颗粒浸泡在金属盐溶液中，然后经过冷冻干燥、热解碳化制得负载对应金属的多孔碳微米片。有益效果：本发明制备的负载金属的多孔碳微米片的原料为可再生的天然植物，来源极其广泛且价格低廉，实验过程和操作简单；本发明的方法具有较好的普适性，可制备多种金属负载的碳微米片，如钌、铑、钯、镍、钴、银。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种负载金属碳微米片 的制备方法及其在锂硫电池和催化加氢还原中的应用。

背景技术

碳材料因其多种存在形式，可谓是世界上应用最为广泛的材料。 其中无定形碳材料因其具有微孔的特殊结构和大的比表面积在催化、 石化、食品、环保等领域具有广泛应用，可以用作催化剂载体，气体 净化、水处理等。中国专利CN108097253A介绍了一种碳纳米管负载 金属钴纳米颗粒催化剂的制备方法，利用二价钴盐与2-甲基咪唑反应 生成前驱体，再通过高温碳化反应生成产物，并应用在催化制氢中， 该方法所需原料价格较昂贵，且大量使用溶剂会造成环境污染。近年 来，作为电极材料或硫的载体，无定形碳材料在锂硫电池领域更是表 现了更加广阔的应用前景。

金属纳米颗粒(如金、银、铁、钴、镍、钯等)具有很多有益的 物理化学性质，在催化、电子和传感器领域中的应用较为广泛。但是 有些贵金属高昂的价格限制其广泛使用。因此将其与合适的载体材料 符合，发展新型的杂化材料不仅仅可以获得比金属离子本身更加突出 的性能，更为催化、磁性及能源等领域提供了一种新型材料，并展现 了较广阔的经济价值。而将金属与多孔碳材料复合已经成为一种社会 趋势，开发一种安全无污染、操作简单的多孔碳材料和金属修饰的多 孔碳材料更是具有重要的环境、经济和社会意义。

发明内容

为解决现有技术存在的成本和能耗高，实验操作复杂的缺陷，本 发明的目的在于提供一种简单的负载金属的多孔碳微米片的制备方 法。

本发明的技术方案：

一种负载金属碳微米片的制备方法，是以冬瓜和金属盐为原料， 首先通过溶液法将冬瓜颗粒浸泡在金属盐溶液中，然后经过冷冻干燥、 热解碳化制得负载金属的碳微米片，具体包括如下步骤：

(1)将金属盐溶解在水中，形成金属盐溶液；

(2)将冬瓜颗粒浸泡在上述金属盐溶液中，静置24～96h，滤去 上层溶液，得到浸泡过金属盐溶液的冬瓜，所得冬瓜进行冷冻干燥， 并转移至石英舟中；

(3)将上述石英舟置于管式炉中，通入保护气体，升温至预定 温度后进行保温，然后冷却至室温，得到负载金属的多孔碳微米片。

优选地，所述的金属盐为醋酸镍、醋酸钴、硝酸银、三氯化钌和 醋酸钯中的一种，所述金属盐溶液的浓度为0.005～0.05mol/L，更优选 为0.002～0.02mol/L。

优选地，步骤(3)中所述的保护气体为氮气或氩气，通入保护 气的气流速度为20～100mL/min，持续通入10～30min。

优选地，步骤(3)中所述升温，是以2～5℃/min的速度升温至 600～900℃，更优选为750～800℃，优选保温时间60～240min，更优选 为180～240min。

有益效果：

(1)本发明中制备负载金属的多孔碳微米片的原料为可再生的 天然植物，来源极其广泛且价格低廉，实验过程和操作简单。

(2)本发明的方法具有较好的普适性，不仅可以制备简单的多 孔碳微米片，也可以制备多种金属负载的碳微米片，如钌、铑、钯、 镍、钴、银。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。