[发明专利]一种纳米铋/碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米铋/碳复合材料，其特征在于：所述纳米铋/碳复合材料中，铋颗粒大小为5-900nm，且纳米级铋颗粒均匀分布在碳材料的一次颗粒表面以及二次颗粒缝隙中；所述纳米铋/碳复合材料中铋颗粒所占比重为0.01-98wt％；

所述纳米铋/碳复合材料通过下述步骤制备：

步骤一

将碳材料加入溶液A中，在20-70℃温度内以15-40KHz的频率超声10-50分钟，再以200-800转每分钟的转速搅拌10-50分钟后，使含铋络合剂吸附在碳的表面以及内部，固液分离，干燥固体，得到备用料；所述溶液A中溶解有铋源和络合剂；

步骤二

在保护气氛下，以2-7℃/min的升温速率将步骤一所得备用料进行升温至200-500℃；保温1-200min；得到热处后的备用料；

步骤三

将步骤二所得热处后的备用料置于溶液B中，往溶液B中逐滴加入还原剂，通过液相还原法还原得到纳米铋/碳复合材料；所述溶液B中不含络合剂和铋源。

2.根据权利要求1所述的一种纳米铋/碳复合材料；其特征在于；所述溶液A通过下述步骤制备：

将络合剂加入到的溶剂中，控制温度在20-80℃内和调整pH值在8-14内，在20-40KHz频率下超声5-40分钟，再以200-1000转每分钟的转速搅拌5-45分钟后加入铋源，控制液体的温度为20-70℃、pH值为8-14，在20-50KHz的频率下超声5-40分钟，得到溶液A；所述溶液A中铋的浓度为0.1-200g/L；络合剂的浓度为0.15-300g/L。

3.根据权利要求1所述的一种纳米铋/碳复合材料；其特征在于：

碳材料选自导电炭黑，石墨粉，石墨烯，碳纳米管，碳纤维中的至少一种；

铋源选自硝酸铋，氯化铋，磷酸铋，硫酸铋中的至少一种；

所述络合剂选自磷酸盐类络合剂、醇胺类络合剂、氨基羧酸盐类络合剂、羟基羧酸盐类络合剂、有机膦酸盐类络合剂、聚丙烯酸类络合剂中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种纳米铋/碳复合材料；其特征在于：

所述磷酸盐类络合剂选自三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种，

所述醇胺类络合剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种，

所述氨基羧酸盐类络合剂选自氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐中的至少一种，

所述羟基羧酸盐类络合剂选自酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的至少一种，

所述有机膦酸盐类络合剂选自乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的至少一种，

所述聚丙烯酸类络合剂选自水解聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚羟基丙烯酸、马来酸丙烯酸共聚物以及聚丙烯酰胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种纳米铋/碳复合材料；其特征在于：所述保护气氛为真空气氛或惰性气氛；所述惰性气氛的气体选自氮气、氩气、氦气中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种纳米铋/碳复合材料；其特征在于：所述还原剂选自为硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼中的至少一种。