一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行溶剂热反应得到前驱体，将得到的前驱体在氯化钾‑氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到具碳化二亚胺钴二维纳米片，本发明专利技术首次采用钴的可溶盐与三聚氰胺的配合物作为制备碳化二亚胺铁的前驱体，避免了以往只能使用钴的熔盐与氨基氰为反应原料制备前驱体。其次，本发明专利技术钴离子与三聚氰胺形成的是二维金属有机骨架结构，在熔盐热解反应过程中，这种二维结构仍然得以保持，前驱体原位分解得到的碳化二亚胺钴二维纳米片。

Preparation of carbonized two imine cobalt two-dimensional nanosheets

The invention provides a preparation method of carbonized two - imide cobalt two-dimensional nanoscale. The steps include: the soluble salt of cobalt and melamine in the solvent heat reaction of melamine in the organic solvent, the precursor is obtained. The obtained precursor is thermally decomposed in the potassium chloride lithium chloride compound molten salt to obtain the carbon two imide cobalt two-dimensional nanoscale For the first time, the compound of cobalt soluble salt and melamine was used as a precursor to prepare the carbonized two imide iron, and the precursor was avoided by using the molten salt which only used cobalt and cyanamide as the reaction raw material. Secondly, the formation of cobalt ions and melamine is a two-dimensional metal organic skeleton structure. In the process of the pyrolysis of molten salt, the two-dimensional structure is still maintained, and the precursors are in situ carbonated two - imide cobalt two-dimensional nanoscale.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法
本专利技术属于纳米材料领域，涉及碳化二亚胺钴二维纳米片制备，具体涉及碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法。
技术介绍
碳化二亚胺钴CoNCN作为一种过渡金属与碳化二亚胺形成的新型化合物，具有十分独特的热学、磁学、光学特性越来越受到人们的研究兴趣。碳化二亚胺钴化合物在纳米电子学、催化、锂离子电池和高性能的复合材料等领域具有广泛的应用前景。目前制备碳化二亚胺钴的方法主要为前驱体热分解方法：在惰性环境下，采用钴的可溶盐与氨基氰为反应原料，在氨水溶液反应得到前驱体；随后将前驱体在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解得到。这种合成方法存在许多缺点，第一，合成使用的氨基氰原料存在毒性，合成前驱体的反应过程需要惰性气体保护，反应条件苛刻；其次，合成得到的前驱体在空气中不稳定，极易分解，从而为后续碳化二亚胺钴化合物的合成带来极大地不便。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，避免采用钴的可熔盐与氨基氰为反应原料带来的各种问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行反应得到前驱体，将得到的前驱体在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到具碳化二亚胺钴二维纳米片。上述步骤具体包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行溶剂热反应得到具有金属有机骨架化合物，将金属有机骨架化合物作为前驱体在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到碳化二亚胺钴二维纳米片。所述钴的可溶盐和三聚氰胺物质的量比为1:1。所述钴的可溶盐包括氯化钴、硫酸钴、硝酸钴或乙酸钴。所述有机溶剂包括甲醇，乙醇或乙二醇。所述溶剂热反应的时间为2h～5h，温度为80℃～100℃。所述的前驱体与氯化钾-氯化锂复合熔盐的质量比为1:10～1:20。所述热分解反应的时间为2h～4h，温度为450℃～550℃。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术首次采用钴的可溶盐与三聚氰胺的配合物作为制备碳化二亚胺铁的前驱体，避免了以往只能使用钴的熔盐与氨基氰为反应原料制备前驱体。其次，本专利技术钴离子与三聚氰胺形成的是二维金属有机骨架结构，在熔盐热解反应过程中，这种二维结构仍然得以保持，前驱体原位分解得到的碳化二亚胺钴二维纳米片。本专利技术钴的可溶盐与三聚氰胺的配合物在空气保持良好的稳定性，有利于保存，也有利于后续的熔盐热解反应。本专利技术整个合成反应所使用的原料价格低廉，大大降低了制备碳化二亚胺钴二维纳米片的成本，并且前驱体的合成不需苛刻的反应条件，易于工业化。附图说明图1为碳化二亚胺钴二维纳米片的XRD图。图2为碳化二亚胺铁二维纳米片的TEM图。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式专利技术人研究发现：钴的可溶盐与三聚氰胺通过配位反应可以形成稳定的金属有机配合物，在水热条件下，这种金属有机配合物形成二维结构，随后在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解，这种二维结构在热解过程中仍然得以保持，最终得到的是碳化二亚胺钴二维纳米片。与目前公开制备的块状碳化二亚胺钴化合物相比，碳化二亚胺钴二维纳米片具有更窄的带隙、优异的电子空穴分离以及高的比表面积等优点，在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器和电催化等领域都表现出优异的电化学性能。图1是碳化二亚胺钴二维纳米片的X-射线衍射图，从图中可以看出所有衍射峰都来自碳化二亚胺钴晶体，没有其他杂峰出现，表明通过本专利技术方法合成的碳化二亚胺钴化合物为纯相。图2是碳化二亚胺钴二维纳米片的透射电镜图，从图中可以明显观察碳化二亚胺钴二维纳米片呈现透明，表明得到的纳米片片层薄。以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。实施例1本实施例给出一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：取100ml甲醇溶剂，向其中加入4.76克硝酸钴和2.5克三聚氰胺，置于磁力搅拌器上搅拌30min，将溶液移入反应釜中，置于烘箱中加热反应3h。反应结束后，过滤得到沉淀，无水乙醚洗涤干燥即为前驱体。取1克的前驱体，10克氯化钾-氯化锂复合熔盐(物质的量比为59:41)混合置于研钵中充分研磨均匀，转移至氧化铝坩埚中，置于管式炉中加热分解，反应温度为450℃，反应时间为4h，反应过程中通入高纯氮气。得到的反应产物加水溶解，洗涤，干燥即得到碳化二亚胺钴二维纳米片。实施例2本实施例给出一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：取150ml乙醇溶剂，向其中加入5.82克硝酸钴和2.5克三聚氰胺，置于磁力搅拌器上搅拌30min，将溶液移入反应釜中，置于烘箱中加热反应4h。反应结束后，过滤得到沉淀，无水乙醚洗涤干燥即为前驱体。取1克的前驱体，15克氯化钾氯化锂复合熔盐(物质的量比为59:41)混合置于研钵中充分研磨均匀，转移至氧化铝坩埚中，置于管式炉中加热分解，反应温度为550℃，反应时间为2h，反应过程中通入高纯氮气。得到的反应产物加水溶解，洗涤，干燥即得到碳化二亚胺钴二维纳米片。实施例3本实施例给出一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：取200ml乙二醇溶剂，向其中加入5.62克硫酸钴和2.5克三聚氰胺，置于磁力搅拌器上搅拌30min，将溶液移入反应釜中，置于烘箱中加热反应5h。反应结束后，过滤得到沉淀，无水乙醚洗涤干燥即为前驱体。取1克的前驱体，20克氯化钾氯化锂复合熔盐(物质的量比为59:41)混合置于研钵中充分研磨均匀，转移至氧化铝坩埚中，置于管式炉中加热分解，反应温度为500℃，反应时间为3h，反应过程中通入高纯氮气。得到的反应产物加水溶解，洗涤，干燥即得到碳化二亚胺钴二维纳米片。实施例4本实施例给出一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，步骤包括：取200ml乙二醇溶剂，向其中加入4.98克乙酸钴和2.5克三聚氰胺，置于磁力搅拌器上搅拌30min，将溶液移入反应釜中，置于烘箱中加热反应5h。反应结束后，过滤得到沉淀，无水乙醚洗涤干燥即为前驱体。取1克的前驱体，20克氯化钾氯化锂复合熔盐(物质的量比为59:41)混合置于研钵中充分研磨均匀，转移至氧化铝坩埚中，置于管式炉中加热分解，反应温度为500℃，反应时间为3h，反应过程中通入高纯氮气。得到的反应产物加水溶解，洗涤，干燥即得到碳化二亚胺钴二维纳米片。对比例1取200ml乙二醇溶剂，向其中加入4.98克乙酸钴和5克三聚氰胺，其中三聚氰胺过量一倍(即乙酸钴：三聚氰胺＝1:2)，置于磁力搅拌器上搅拌30min，将溶液移入反应釜中，置于烘箱中加热反应5h。反应结束后，过滤得到沉淀，无水乙醚洗涤干燥即为前驱体。取1克的前驱体，20克氯化钾氯化锂复合熔盐(物质的量比为59:41)混合置于研钵中充分研磨均匀，转移至氧化铝坩埚中，置于管式炉中加热分解，反应温度为500℃，反应时间为3h，反应过程中通入高纯氮气。得到的反应产物加水溶解，洗涤，干燥，分析得到的产物为碳化二亚胺钴二维纳米片和氮化碳的混合物。对比例2取200ml乙二醇溶剂，向其中加入9.96克乙酸钴和5克三聚氰胺，其中乙酸钴过量一倍(即乙酸钴：三聚氰胺＝2:1)，置于磁力搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，其特征在于，步骤包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行反应得到前驱体，将得到的前驱体在氯化钾‑氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到具碳化二亚胺钴二维纳米片。

【技术特征摘要】
1.一种碳化二亚胺钴二维纳米片的制备方法，其特征在于，步骤包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行反应得到前驱体，将得到的前驱体在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到具碳化二亚胺钴二维纳米片。2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤包括：钴的可溶盐与三聚氰胺在有机溶剂中进行溶剂热反应得到具有金属有机骨架化合物，将金属有机骨架化合物作为前驱体在氯化钾-氯化锂复合熔盐中进行热分解反应得到碳化二亚胺钴二维纳米片。3.如权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述钴的可溶盐和三聚氰胺物质的量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎鑫，高强，秦杰，艾涛，苏兴华，赵鹏，王振军，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61