[发明专利]一种利用生物质废弃物制备氮掺杂碳纳米管包覆金属氧化物颗粒复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用生物质废弃物制备氮掺杂碳纳米管包覆金属氧化物颗粒复合材料的方法，包括如下步骤首先将生物质废弃物和KOH在去离子水中混合均匀，得到的非均相混合物在惰性气体保护下进行炭化，得到生物质炭；然后将生物质炭和含氮非金属化合物、水溶性二价金属盐在甲醇中混合均匀，所得非均相混合物在惰性气体保护下进行热解，即获得目标产物。本发明采用两步热解工艺实现了碳纳米管的生长，促进了金属氧化物纳米颗粒的分散和协同作用机制的形成；碳纳米管包覆金属氧化物纳米颗粒的结构，加强了复合材料的稳定性；氮元素的原位修饰，提升了碳层表面活性及分散性；丰富孔隙结构和高比表面积的形成，提高了接触、活性位点数。

主权项

一种利用生物质废弃物制备氮掺杂碳纳米管包覆金属氧化物颗粒复合材料的方法，其特征在于，按如下步骤进行：(1)炭化生物质废弃物将生物质废弃物与KOH加入含去离子水的烧杯中，25℃下搅拌均匀，干燥、研磨，获得非均相混合物A；将所述非均相混合物A置于通有惰性气体的管式电阻炉的均温区进行炭化，所得反应产物在常温下依次酸洗、水洗和干燥，获得生物质炭；(2)热解制备氮掺杂碳纳米管包覆金属氧化物颗粒复合材料将步骤(1)制备的生物质炭和含氮非金属化合物以及水溶性二价金属盐加入含甲醇的烧杯中，搅拌均匀，然后烘干、研磨，获得非均相混合物B；将所述非均相混合物B置于通有惰性气体的管式电阻炉的均温区进行热解，所得产物清洗和干燥后获得具有多孔结构的目标产物氮掺杂碳纳米管包覆金属氧化物颗粒复合材料；所述的含氮非金属化合物为三聚氰胺、双氰胺、尿素、单氰胺和六亚甲基四胺中的至少一种；所述的水溶性二价金属盐为过渡金属Fe、Co和Ni的可溶性二价盐中的至少一种；步骤(2)中所述的热解的过程为：首先以5～10℃/min的升温速率升温至500～600℃，恒温1～3小时；再以5～10℃/min的升温速率升温至700～900℃，恒温1～2小时。