[发明专利]一种由金属及其金属衍生物复合的二维碳片气凝胶材料的规模化制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种由金属及其金属衍生物复合的二维碳片气凝胶材料的规模化制备方法及其应用，属于功能纳米材料的制备技术领域。将水加入到琼脂糖与金属盐的混合物中，在微波反应器内微波加热处理，得到金属盐‑琼脂糖的复合泡沫，将该泡沫进一步煅烧得到由金属纳米颗粒复合的二维碳片所构成的碳气凝胶。该方法制备的碳气凝胶具有高的比表面积、高石墨化和较大的二维面积，因此具备了高导电率，快速的离子传输通道以及高活性位点等特性，在能源存储和电化学催化反应中，具备了高容量、高稳定性、高活性的优势。整个材料的制备流程简单，原料价格低廉，适合大规模生产。

主权项

1.一种由金属及其金属衍生物复合的二维碳片气凝胶材料的规模化制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：a、将碳前躯物与金属盐加水混合，所述碳前躯物为琼脂糖或琼脂糖与含氮碳源的混合物，所述的金属盐为含铁、钴、镍、锰或钼金属元素的盐，将混合物置于微波反应器内反应5～60s。获得的溶液继续微波反应，反应时间为30～120s，反应次数为1～5次，水分蒸干后，得到一充满烧杯的碳前驱体‑金属衍生物的固体泡沫；b、将步骤a中获得的固体泡沫于管式炉中高温700～1200℃煅烧1～10h，升温速率为2～15℃/min，气氛为惰性气氛，制备得到碳化铁纳米颗粒复合二维碳纳米片Fe3C@CNSs、钴纳米颗粒复合二维碳纳米片Co@CNSs、镍纳米颗粒复合二维碳纳米片Ni@CNSs、碳化钼纳米颗粒复合二维碳纳米片Mo2C@CNSs、碳化铁纳米颗粒复合二维氮掺杂碳纳米片Fe3C@NCNS；c、将步骤b中的产物在管式炉内低温200～500℃煅烧10～100h升温速率为2～15℃/min，气氛为大气气氛，得到对应的金属氧化物复合二维碳纳米片FeOx@CNSs,CoOx@CNSs、NiOx@CNSs、MoOx@CNSs和FeOx@NCNSs。