一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料技术领域，涉及一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法。本发明专利技术以金属硝酸盐、甘氨酸和硼酸为原料，通过一步热处理法制得硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料。本发明专利技术提供的硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的合成方法合成工艺简单，所需原料均为市场上便宜易得的原料，制得的硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料膨松多孔，在电容器、储氢载体和生物传感等应用领域有着非常好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，尤其涉及一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法。
技术介绍
碳是自然界广泛存在的一种元素，具有多样性、特异性和广泛性的特点。碳元素可以以sp、sp2、sp3三种杂化方式形成固体单质，可以形成较硬的金刚石，也可以形成较软的石墨，因此，近20年来，碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域。各种新型的碳材料层出不穷，如零维的富勒烯、一维的纳米管、二维的石墨烯等。石墨烯(Graphene)是新近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料，它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质，如较大的比表面积和优良的电子传导能力等，引起了研究者广泛的关注。近年来，一种类石墨材料硼碳氮，由于其较高的化学稳定性、抗氧化能力、热稳定性、优异的机械及电学性能，成为了新的研究热点，引发了科技界新一轮的“碳”研究热潮。金属纳米催化剂一直以来在燃料电池、生物传感器、汽车尾气处理等应用领域有不可替代的作用。其中，贵金属纳米颗粒(如金、银、铂等)具有很多优异的物理化学性质，在催化、电子和传感器等领域的应用取得了巨大的进展。但是贵金属的价格高昂限制了它的使用。因此，如何减少贵金属的使用量以及如何提高贵金属的使用效率是目前纳米科学工作者研究的重点之一。一方面，将常见金属(如：铁、钴、镍、铜、铋等)作为替代物，是一种可以考虑的手段；另一方面，将其与合适的载体材料复合，发展新型的杂化材料不仅仅可以获得比金属纳米粒子本身更加突出的性能，更为催化、磁性、光电材料等领域提供了一个新型材料，而且还大大减少了金属的消耗量，展现了很大的经济价值。目前人们对硼碳氮负载常见金属粒子杂化材料的研究报道还很少，因此，为解决现有技术的不足，研究一种制备硼碳氮负载金属纳米粒子的杂化材料的方法非常有意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种制备硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的方法，该方法具有原料成本低廉，制备过程简单，无需合成前驱体及不涉及昂贵、精密的仪器等优点。本专利技术提供的一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法，按照以下步骤进行：（1）按比例将甘氨酸，金属硝酸盐和硼酸混合，所得混合物分散在去离子水中，分散溶质即可，得混合溶液，所得的混合溶液超声后转移至氧化铝瓷舟中；（2）将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中，在氩气氛围下，升温至预定温度之后保温一定时间，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料。其中，所述的甘氨酸与金属硝酸盐的质量比为0.25~3:1，甘氨酸与硼酸的质量比为1~10:1，所述混合物超声时间为0.5~1小时；所述升温至预定温度之后保温具体操作为：以1~10℃/min的速度升温至400~800 ℃，保持温度1~5个小时。所述的金属硝酸盐的金属包括镍（Ni），铜（Cu）或铋（Bi）。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术提供了一种在一步热处理法制备硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的方法，合成工艺简单，所需原料均为市场上便宜易得的原料，周期短，不涉及昂贵、精密的仪器，适合工业化生产；（2）本专利技术制备的硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子，是一种膨松的多孔材料，可以展望其在双电层电容器、储氢载体和生物传感等应用领域有着非常好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子的光学图片；图2为本专利技术实施例2制备的硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料的X射线衍射图谱（XRD）。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸镍，200mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.5 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至400 ℃之后保温1小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料。实施例2硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸镍，50 mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.6 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至500 ℃之后保温3小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料。实施例3硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸镍，600mg甘氨酸和60 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声1小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至800 ℃之后保温5小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属镍纳米粒子杂化材料。实施例4硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铜，200mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.5 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至400 ℃之后保温1小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料。实施例5硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铜，50 mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.6 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至500 ℃之后保温3小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料。图1是本实施例获得的硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料，由图1可知，制备的硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子粉末膨松，比表面较大；图2是本实施例制得的硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子的X衍射图谱，与铜的标准卡片相匹配，证实了硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子的成功制备。实施例6硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铜，600mg甘氨酸和60 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声1 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至800 ℃之后保温5小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料。实施例7硼碳氮纳米片负载金属铋纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铋，200mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.5 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至400 ℃之后保温1小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属铜纳米粒子杂化材料。实施例8硼碳氮纳米片负载金属铋纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铋，50 mg甘氨酸和50 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声0.6 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至500 ℃之后保温3小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属铋纳米粒子杂化材料。实施例9硼碳氮纳米片负载金属铋纳米粒子杂化材料的制备：在烧杯中加入200 mg硝酸铜，600mg甘氨酸和60 mg硼酸，分散在5 mL去离子水中，所得的混合物超声1 小时后转移至氧化铝瓷舟中；将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中升温至800 ℃之后保温5小时，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按比例将甘氨酸，金属硝酸盐和硼酸混合，所得混合物分散在去离子水中，分散溶质即可，得混合溶液，所得的混合溶液超声后转移至氧化铝瓷舟中；（2）将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中，氩气氛围下，升温至预定温度之后保温一定时间，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料。

【技术特征摘要】
1.一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按比例将甘氨酸，金属硝酸盐和硼酸混合，所得混合物分散在去离子水中，分散溶质即可，得混合溶液，所得的混合溶液超声后转移至氧化铝瓷舟中；（2）将上述氧化铝瓷舟置于管式炉中，氩气氛围下，升温至预定温度之后保温一定时间，然后自然冷却，得到硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料。2.根据权利要求1所述的一种硼碳氮纳米片负载金属纳米粒子杂化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的甘氨酸与金属硝酸盐的质量比为0.25~3:1，甘...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋鼎，王坤，杜晓娇，钱静，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32