一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法，包括步骤：（1）制备碳空心球（CHS）；（2）将碳空心球的壳层微孔化处理；（3）酸化处理；（4）在碳空心球空腔与表面微孔中填充金属氧化物；（5）在中性溶液中将碳空心球表面用聚多巴胺修饰；（6）氧化石墨烯修饰的碳空心球的制备；（7）碳空心球内层负载的金属纳米催化剂的制备。本发明专利技术制备的金属纳米催化剂通过碳层和石墨烯的保护，大大增强了材料的电化学性能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法与应用
本专利技术属于新型电化学催化材料领域，具体涉及到一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法与应用。
技术介绍
纳米尺寸的碳空心球是碳材料中具有纳米结构的一种新产物，它具有独特的内部空腔结构，并且它的球形大小和壳层厚度可以在纳米尺度范围内进行调控。这些特殊的结构使其可以作为金属纳米颗粒的载体，从而形成具有特殊结构、独特性质的复合电催化剂，在电化学催化、能源材料电化学等很多领域具有广泛应用。此外，纳米空心碳球（HCSs）作为具有空腔结构的一种球状纳米碳材料，它的孔容量大、比表面积高、物理和化学稳定性良好、密度低、壳层厚度以及空腔大小可调控。因此，以碳空心球作为金属纳米颗粒催化剂的载体，能够有效地分散纳米颗粒，提高它的电催化活性。但由于碳空心球自身性质的限制，它的表面所产生的活性位点数有限，其性能有待进一步改善。为了改善它的性能，通常对碳空心球表面进行功能化处理，其中掺杂处理是一种有效的方法。氮是一种很常见的掺杂元素，通过对CHS进行氮掺杂，即使是少量的氮掺杂，也能较为显著地改变碳的晶体结构，提高碳材料的导电性，改善分子之间的相互作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）制备碳空心球（CHS）；（2）将碳空心球（CHS）在二氧化碳气氛下，以3 °C/min的升温速率从室温升至850 °C，并在850 °C时恒温0.5 h，随后自然冷却至室温，得到表面微孔化的碳空心球；（3）将表面微孔化的碳空心球与30wt%的HNO3溶液按100mg:20mL的质量:体积比混合，在70oC水浴中搅拌后过滤，用纯水洗至中性，在50oC下真空干燥，得到酸化处理的碳空心球；（4）将上述酸化处理的碳空心球与金属盐水溶液混合，不断搅拌下将所得混合物加热到60oC，在此温度下充分搅拌，往混合物不断滴加浓度为1m...

【技术特征摘要】
1.一种碳空心球内层负载的金属纳米催化剂制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）制备碳空心球（CHS）；（2）将碳空心球（CHS）在二氧化碳气氛下，以3°C/min的升温速率从室温升至850°C，并在850°C时恒温0.5h，随后自然冷却至室温，得到表面微孔化的碳空心球；（3）将表面微孔化的碳空心球与30wt%的HNO3溶液按100mg:20mL的质量:体积比混合，在70oC水浴中搅拌后过滤，用纯水洗至中性，在50oC下真空干燥，得到酸化处理的碳空心球；（4）将上述酸化处理的碳空心球与金属盐水溶液混合，不断搅拌下将所得混合物加热到60oC，在此温度下充分搅拌，往混合物不断滴加浓度为1mol×L-1的NaOH溶液，直至混合物的pH值为9-11，继续搅拌后过滤，用纯水洗至中性，所得固体在50oC下真空干燥，得到填充金属氧化物的碳空心球；所述酸化处理的碳空心球与金属盐水溶液的质量:体积比为200mg:100mL；（5）将上述填充金属氧化物的碳空心球与浓度为0.1mol×L-1的PBS缓冲溶液混合，超声分散，接着加入浓度为2mg×mL-1的多巴胺溶液，搅拌均匀后，再加入浓度为4.5mg×mL-1的过硫酸铵溶液，将所得混合物在室温下缓慢搅拌后过滤，纯水洗，得到聚多巴胺修饰的碳空心球；（6）将上述聚多巴胺修饰的碳空心球与纯水混合，在搅拌下配成浓度为10mg×mL-1的分散液；然后将氧化石墨烯（GO）颗粒和纯水混合，在搅拌下配成浓度为0.5mg×mL-1的氧化石墨烯分散液；最后将这两种分散液等体积混合、搅拌，然后将混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：易清风，李广，余亮，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43