[发明专利]一种基于生物质氮掺杂的过渡金属复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于生物质氮掺杂的过渡金属复合材料，其特征在于，以复合材料的载体质量计，复合材料中C组分质量百分含量为20wt％～30wt％，N组分质量百分含量15wt％～35wt％，Ni组分质量百分含量为4wt％～15wt％，Co组分质量百分含量为2wt％～15wt％。

2.权利要求1所述基于生物质氮掺杂的过渡金属复合材料的制备方法，其特征在于，先将谷物外壳经过酸性处理后进行煅烧形成片状碳化硅，通过加入具有增溶、分散等作用的生物类表面活性剂，利用微波合成法在碳化硅基底上生长镍钴的氢氧化物前驱体；然后将所得的材料外面涂覆多巴胺，在含氮氛围中进行退火处理，制备得到氮掺杂过渡金属复合材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述谷物外壳为稻谷外壳、小麦外壳、小米外壳、花生外壳中的一种或几种外壳的复合。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤a)，将谷物外壳研磨，将所得固体粉末加入酸性溶液处理后除去溶剂，所得产物干燥后在氮气气氛下煅烧制得片状碳化硅；

步骤b)，将步骤a)制得的片状碳化硅、镍盐、钴盐和生物类表面活性剂按物质的量比为1:0.2:0.2:0.2～1:1:1:1溶解到20～50mL有机溶剂中，在100～200℃下微波反应0.5～2h；所得产物经水洗、醇洗后，真空干燥制得碳化硅与双金属氢氧化物复合材料；

步骤c)，将步骤b)制得的碳化硅与双金属氢氧化物复合材料分散于50～200mL的氨基丁三醇溶液中，超声处理后加入10～200mg的多巴胺类化合物，搅拌反应6～24h；所得产物经水洗、醇洗后，真空干燥得到涂覆多巴胺的碳化硅与金属氢氧化物复合材料；

步骤d)，将步骤c)制得的涂覆多巴胺的碳化硅与金属氢氧化物复合材料在200～700℃的含氮氛围下煅烧1～6h，制得基于生物质氮掺杂的过渡金属复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述的酸性溶液为乙酸、盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸或氢溴酸中的一种或者几种的混合酸。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，加入酸性溶液在20～60℃下搅拌0.5～5h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述的镍盐为硝酸镍、乙酸镍、氯化镍的一种；钴盐为硝酸钴、乙酸钴、氯化钴的一种。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述的生物类表面活性剂为槐糖脂、鼠李糖脂、海藻糖脂、环状脂肽中的一种；有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中所述的含氮氛围为氨气、氮气中的一种或者两种的任意比例混合气体。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述干燥是指在60～80℃下干燥6～8h；步骤b)中，所述真空干燥是指在60～80℃下真空干燥12～24h；步骤c)，所述真空干燥是指在60～80℃下真空干燥6～12h。