【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料制备，具体涉及一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法及其应用。
技术介绍
1、碳化钼(mo2c)是一种具有高熔点、高热稳定性的功能材料，在催化、储能、电磁波吸收等多个领域具有重要应用。碳化钼在与碳材料复合过程中易形成丰富的界面结构，有利于进一步提高材料的使用性能。mo2c纳米球的制备已被广泛研究，并且有几种现有的合成技术。一些最常见的制备mo2c纳米球的方法包括：
2、1、化学气相沉积(cvd)：这是一种将气相前驱体在基板上热分解以形成mo2c的技术。这种方法相对简单且可扩展，但它需要高温并且会产生不均匀的粒径，且需要高温或高压条件，这可能难以实现和维持。
3、2、溶剂热合成：该方法涉及使用溶剂溶解前驱体，然后在高压条件下加热它们以形成mo2c纳米球。这种方法可以产生均匀的粒径，但需要仔细控制反应条件且耗费时间较多。
4、3、水热合成：该方法涉及使用含有前体的水溶液，然后在高压条件下加热以形成mo2c纳米球。这种方法相对简单，颗粒大小均匀，但也对反应条件也有较高的要求。
5、4.模板辅助合成：该方法涉及使用模板(例如多孔材料)来引导mo2c纳米球的形成。这种方法可以产生均匀的粒径和形状，但需要准备合适的模板。
6、许多现有的方法难以应用于成规模的工业生产，这会限制它们的实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，该方法为：
3、s1、将钼酸铵加入至二甲基甲酰胺中，搅拌2h后，然后加入聚丙烯腈，搅拌6h，得到纺丝液；
4、s2、将s1中得到的纺丝液装入至10ml注射器中进行静电纺丝，得到前驱体纳米球mo@pan；
5、所述静电纺丝的方法为：将内径为1.40mm、外径为1.80mm不锈钢平口针头连接至正极，在接收板上放置锡纸，所述接收板连接至负极，两极板间距为9cm，电压为16kv高压，推进器速度为2mm/h；
6、s3、将s2中得到的前驱体纳米球mo@pan置于管式炉中，在氮气气氛下热处理后，得到碳化钼/碳复合纳米球；所述热处理的程序为：以1℃/min的升温速率从室温升温至800℃，然后保温2h后，自然冷却至室温，当温度降至100℃起停止通入氮气。
7、优选地，s1中所述钼酸铵、二甲基甲酰胺和聚丙烯腈的用量比为0.07656g：10ml：0.0957g。
8、优选地，s3中所述碳化钼/碳复合纳米球的平均粒径为160nm。
9、本专利技术还提供了上述方法制备的碳化钼/碳复合纳米球的应用，所述碳化钼/碳复合纳米球用于催化、储能或者传感；在催化领域中，球状这一特定结构提供了高比表面积，这为催化反应提供了更多的活性位点。可以在加氢、脱氢和加氢脱硫等过程中更好的发挥作用。球形碳化钼/碳纳米颗粒可作为锂离子电池、超级电容器等储能器件的电极材料。材料的高比表面积可以促进高效的电化学反应、增强储能性质；同时，球状结构机械性能好，在应用过程中可以保证材料的结构稳定性，防止材料微观结构被破坏。在涂层材料领域的应用上，球形碳化钼颗粒可用作涂层或添加剂，以提高材料的性能。将它们掺入涂层或复合材料中后，它们可以提高耐磨性、硬度和高温稳定性。
10、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
11、1、本专利技术实验设备简单，不需要复杂的实验仪器，节约了大量的实验成本且实验条件温和。在整个制备过程中，只使用钼酸铵和pan作为原材料(溶剂dmf已在静电纺丝中挥发)，以及静电纺丝技术和高温热处理工艺。在热处理过程中，除碳化钼和碳以外的杂质成分可以完全分解，并以气体形式排除，所制得的样品纯度高、杂质含量较低，为制备碳化钼/碳复合纳米球提供了一种相对简单且成本较低的方法。
12、2、本专利技术的制备方法控制颗粒大小和形状，本专利技术通过选择合适的高聚物体系(pan高聚物+dmf溶剂)，并配置纺丝液，进行静电纺丝技术可控获得分散性良好、尺寸均一的碳化钼/碳复合纳米球。
13、3、本专利技术性能与应用：与其他形式的碳化钼(如：多孔碳化钼纳米纤维)相比，本专利技术的纳米球具有更高的表面积，更高的表面积为催化反应提供了更多的活性位点，从而提高了催化活性。同时，纳米管的长度、直径和形态可能有所不同，纳米球表现出均匀的形貌和尺寸分布，其均一性确保了在各种应用中稳定的性能，且纳米球的球形形貌使其更容易进入表面区域，使反应物分子或气体更容易接近。这种可及性通过提高了活性位点的利用率进而提高了催化反应的效率。此外，纳米管在某些条件下容易弯曲或塌陷，而纳米球通常具有更高的机械稳定性，其坚固性使其能够在恶劣的反应环境中使用，并在各种应用中提供耐用性。
14、在应用上，纳米球与其之间也存在一些区别。纳米球可用作氢气发生反应、燃料电池、电化学反应和化学合成等催化剂。同时其也可用作金属基复合材料的增强剂，提供更好的机械性能和热稳定性。此外，纳米球可用于超级电容器和锂离子电池等电化学储能器件，提供较高的能量存储和快速充放电特性。
15、4、本专利技术的制备方法具有可扩展性和可重复性，本专利技术中高温热处理和静电纺丝技术可以很容易以更大规模生产球形碳化钼。该过程可以一致地重现，确保不同生产批次的结果可靠且一致。
16、下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，其特征在于，S1中所述钼酸铵、二甲基甲酰胺和聚丙烯腈的用量比为0.07656g：10mL：0.0957g。
3.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，其特征在于，S3中所述碳化钼/碳复合纳米球的平均粒径为160nm。
4.一种如权利要求1-3任一权利要求所述方法制备的碳化钼/碳复合纳米球的应用，其特征在于，所述碳化钼/碳复合纳米球用于催化、储能或者传感。
【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，其特征在于，该方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术制备碳化钼/碳复合纳米球的方法，其特征在于，s1中所述钼酸铵、二甲基甲酰胺和聚丙烯腈的用量比为0.07656g：10ml：0.0957g。
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫爽，吴泽昕，郝洪顺，刘敬肖，吴迪，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：
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