[发明专利]一种复合纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种复合纳米材料，由占复合材料百分含量15～35wt%的氮化碳和65～85wt%的碳纳米材料组成，所述复合纳米材料呈纤维状，纤维的直径为5～20 nm，长度为500～1000 nm，材料比表面积为900～1000 m²/g，孔容为0.3～0.4cm³/g，电导率为5～8S/cm；本发明实现了复合材料的可控合成，首次采用两步水热法进行合成，该工艺简单、成本低廉、周期短、环境友好等优点，可以适用于工业化大规模生产，将该复合材料应用于电极材料使用时，与常规Pt/C为阴极催化剂组装的微生物燃料电池相比，输出功率更高，运行稳定性更佳，并且易于制备，价格低廉，为微生物燃料电池的商业化奠定了良好基础。

主权项

1.一种复合纳米材料，其特征在于，由占复合材料百分含量15～35wt%的氮化碳和65～85wt%的碳纳米纤维组成，所述复合纳米材料呈纤维状，纤维的直径为5～20 nm，长度为500～1000 nm，材料比表面积为900～1000 m2/g，孔容为0.3～0.4cm3/g，电导率为5～8S/cm；其中，所述复合纳米材料的制备方法包括如下步骤：（1）溶液的配制：按照重量比1∶0.05～0.15∶1～10∶0.5～1称取蔗糖、浓硝酸、水和模板剂聚乙二醇PEG‑2000，混合后均匀搅拌3～6小时，得到溶液A；按照复合材料中氮化碳的含量称取合适量的碳氮源，然后加入一定量的溶剂甲醇，室温搅拌1～2h，得到溶液B；（2）复合纳米材料的制备：先将溶液A转移到带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在120～180℃下水热反应8～12h，反应结束后冷却至室温，然后打开反应釜，再将溶液B加入到反应釜中，之后继续在120～180℃下水热反应6～10h，反应结束后，将产物进行离心分离、洗涤，并在350～450℃下氮气气氛中焙烧3～5h即得复合纳米材料。