The invention relates to a method for preparing monodisperse cobalt and nitrogen Co doped hollow carbon nano particles, ZnO nano spheres template and Zn source, adding cobalt ions to form a double metal hybrid type zeolite imidazolate frameworks shell, namely ZnO@Zn/Co ZIF precursor; then the high temperature carbonization body ZnO@Zn/Co before ZIF, directly from the specific surface area of 1 600m2g 400 cobalt and nitrogen Co doped hollow carbon nano particles. The preparation method of the invention is simple, and the nuclear layer template can be removed without pickling.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料
,特别涉及一种单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒的制备方法。
技术介绍
近年来,杂原子(如氮、硼、磷、硫、钴等)掺杂的多孔碳纳米材料,特别是具有特殊孔结构的中空结构碳纳米材料,因其具有较大的比表面积和孔体积,较低的密度,以及良好的物理和化学稳定性等优点,在催化,吸附剂,电极材料和电池等领域具有广泛的应用。一方面,杂原子被引入碳结构后,因其与碳原子键长、价电子和原子尺寸不同,相邻碳原子附近位点出现缺陷,电荷分布不均匀,碳材料的电中性受破坏,更有利于构筑碳材料的催化活性中心。另一方面,中空结构的碳材料具有独特的大孔空芯和多孔碳壳,能够大大改善电子的迁移和扩散,从而提高碳材料的催化活性。因此,制备杂原子掺杂的中空碳材料具有重要的研究意义。目前,制备中空碳纳米颗粒的制备方法有:模板法、气相沉积法、电弧放电法、激光蒸发法等。其中模板法是采用最广泛的一种制备中空碳颗粒的方法。模板法可分为硬模板法和软模板法。硬模板法大多以单分散的硅球、聚合物球等为模板,然后在其表面生长碳源化合物,得到核壳结构复合材料,碳化之后选择合适的方法去除模板得到中空碳颗粒。尽管硬模板法制备的中空碳颗粒尺寸均一,且具有较高的单分散性,但是在去模板过程中,模板去除不彻底会致使其纯度不高,甚至容易造成碳颗粒的破碎或塌陷。气相沉积法是合成中空碳颗粒常用方法之一。其原理是在流动气氛下,有机气体作为碳源,在高温条件下热解,使催化剂表面沉积生长固态碳的过程。由于气相沉积法一般用金属氧化物作催化剂,但对催化剂的作用机制研究甚少,因此在合成过程中有副产物生成。因此,该方法制得的中空碳颗 ...
【技术保护点】
一种单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒的制备方法,包括如下步骤:1)ZnO纳米球的制备:将0.1mol/L的醋酸锌水溶液与0.1mol/L三乙醇胺水溶液搅拌混匀后,水浴中超声反应;然后静置10h;离心、洗涤、干燥得到粒径范围为150‑250nm的ZnO纳米球;2)ZnO@Zn/Co‑ZIF前驱体的制备:将钴盐和步骤1)中所得ZnO纳米球加入到DMF/水组成的混合溶液中,在室温下超声充分扩散;然后加入2‑甲基咪唑混合均匀,混匀后将溶液转移至水热釜中,将水热釜置于50‑70℃烘箱中反应3‑5h,反应结束后,经离心分离、洗涤、干燥,得到ZnO@Zn/Co‑ZIF前驱体;3)碳化步骤:将步骤2)中所得ZnO@Zn/Co‑ZIF前驱体置于管式炉中,在惰性气体的氛围中升温碳化,然后自然冷却至室温,得单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒,所述单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒比表面积为400‑600m2g‑1。
【技术特征摘要】
1.一种单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒的制备方法,包括如下步骤:1)ZnO纳米球的制备:将0.1mol/L的醋酸锌水溶液与0.1mol/L三乙醇胺水溶液搅拌混匀后,水浴中超声反应;然后静置10h;离心、洗涤、干燥得到粒径范围为150-250nm的ZnO纳米球;2)ZnO@Zn/Co-ZIF前驱体的制备:将钴盐和步骤1)中所得ZnO纳米球加入到DMF/水组成的混合溶液中,在室温下超声充分扩散;然后加入2-甲基咪唑混合均匀,混匀后将溶液转移至水热釜中,将水热釜置于50-70℃烘箱中反应3-5h,反应结束后,经离心分离、洗涤、干燥,得到ZnO@Zn/Co-ZIF前驱体;3)碳化步骤:将步骤2)中所得ZnO@Zn/Co-ZIF前驱体置于管式炉中,在惰性气体的氛围中升温碳化,然后自然冷却至室温,得单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒,所述单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒比表面积为400-600m2g-1。2.根据权利要求1所述的单分散钴氮共掺杂中空碳纳米颗粒的制备方法,其特征在于:步骤1)...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋肖锴,郭琳丽,刘坚,周雅静,王志贤,
申请(专利权)人:江苏理工学院,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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