[发明专利]一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化材料领域，具体是一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法。

背景技术

金属碳化物是一类具有高硬度、高熔点、良好热稳定性和抗腐蚀性的新型功能材料，已在许多领域得到应用。20 世纪 90 年代，Ledoux等报道金属碳化物具有类贵金属的特性，认为在金属碳化物中，碳原子间充在金属晶格中，引起电子密度的变化，使晶格参数 变大，晶格间距增大，从而导致d带收缩，费米能态d电子密度增加，因而与贵金属有相似的表面性质和吸收特性。近年来，碳化物尤其是碳化钼作为一类新型催化材料引起广泛关注。就催化活性而言，碳化钼在许多方面与Pt族贵金属相似，特别是其析氢活性上与Pt、Pd等贵金属相当，有望成为贵金属的替代物。

随着研究的深入，新的制备碳化钼的方法也在不断提出和验证。目前，碳化钼的制备方法主要有以下几种 ：(1)程序升温反应法，将氧化钼前躯体在轻质烃或者轻质烃/H₂混合气中程序升温碳化 (TPRe)。该方法简单易空及产物较纯，但该方法易导致催化剂表面积碳化，且所得碳化钼比表面积较小。(2)碳热还原法，由钼氧化物和适量的碳载体在保护气 氛或者还原气氛中反应，该方法得到的产物具有较大的比表面积，但是该反应温度通常较高。(3)溶剂热还原法，该方法是采用还原能力强的物质 (KBH4)将氧化钼还原为碳化钼，该方法简单易控，温度较低，但是产物不纯，(4)金属前驱体裂解法，是利用金属有机化合物和 利用钼酸铵与六次甲基四胺的混合物高温裂解制得，但是前驱体制备复杂，且制得颗粒较大。此外，还有CVD、水热法、超声法、微波法等报道，但是这些方法同样存在产量小，反应不充分、产物颗粒大、产物不纯的问题。以上的方法受限与本身特点而在实际应用特别是催化剂的量产方面存在较大的不足。

发明内容

本发明旨在提供一种新型复合催化材料，具体是一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法，其是通过以下步骤实现的：

（1）将十六烷基三甲基溴化铵充分溶解于体积比为1:2的乙醇和水的混合液中形成0.6～4g/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，加入与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为0.1～0.6：5～6的二氧化硅微纳米球，分散均匀后，加入与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为0.1～0.6：0.9～2的对苯二酚或间苯二酚或邻苯三酚，然后加入甲醛溶液，所述甲醛溶液中甲醛与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为0.1～0.6：5～10；再加入与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为0.1～0.6：7～14的水合肼，最后加入与十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为0.1～0.6：1～6的钼酸铵或磷钼酸，室温搅拌15-18h后，干燥得到固体粉末；

（2）、将步骤（1）中得到的固体粉末在700～900^oC下煅烧3小时，得到复合材料初品；

（3）、将步骤（2）中得到的初级产品，加入到2mol/L氢氧化钠溶液中，在100～120^oC下加热处理18小时，即得到碗状碳与碳化钼复合材料。

本发明中十六烷基三甲基溴化铵的作用在于分散和修饰二氧化硅微纳米球；二氧化硅微纳米球的作用在于充当模板剂，使其表面包覆有机反应产物；对苯二酚（间苯二酚或间苯三酚）和甲醛的作用在于充当反应物，提供碳的前驱体；水合肼的作用在于提供反应需要的碱性环境。其中十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅微纳米球和后处理（加热处理）使得碳颗粒形成碗状碳形貌。

本发明所述一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法，制备过程简单，操作方便，工艺参数易于控制，得到的碳颗粒具有碗状形貌，且粒度均匀，高度分散，与碳化钼符合得到的新型复合材料，有望用于催化领域。

附图说明

图1为通过本发明所述方法制备获得的碗状碳与碳化钼复合材料的扫描电镜图。

图2为复合材料的透射电镜图。

图3为通过本发明所述方法制备获得的碗状碳与碳化钼复合材料的XRD图。

具体实施方式

实施例1

一种碗状碳与碳化钼复合材料的制备方法，其是通过以下步骤实现的：