一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料及其制备方法，涉及合成材料领域。该制备方法以含有巯基的生物蛋白作为还原剂和碳前驱体，通过原位还原方法合成金属纳米粒子，并在碱性反应介质中使所述生物蛋白对所述金属纳米粒子进行包裹后，经干燥、碳化得到蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料。该制备方法简单，条件易控，制得的复合材料具有较高的导电性、较大的比表面积，同时良好分散的金属纳米粒子，提供了丰富的电化学活性位点，而氮元素的掺杂提高了能量密度，催化活性高，可用为电化学传感器、混合电池、燃料电池和其他能量存储装置中的电极材料和有机转化的催化剂。

A protein-based nitrogen-doped carbon/metal nanoparticle composite and its preparation method

The invention provides a protein-based nitrogen-doped carbon/metal nanoparticle composite material and a preparation method thereof, which relates to the field of synthetic materials. In the preparation method, the metal nanoparticles are synthesized by in-situ reduction using the biological protein containing sulfhydryl group as reductant and carbon precursor. After encapsulating the metal nanoparticles in alkaline reaction medium, the protein-based nitrogen-doped carbon/metal nanoparticles composite is obtained by drying and carbonization. The preparation method is simple and the conditions are easy to control. The composite material has high conductivity, large specific surface area and well dispersed metal nanoparticles, which provide abundant electrochemical active sites. The doping of nitrogen element improves energy density and catalytic activity. It can be used in electrochemical sensors, hybrid batteries, fuel cells and other energy storage devices. Electrode materials and catalysts for organic conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料及其制备方法
本专利技术涉及合成材料领域，且特别涉及一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料及其制备方法。
技术介绍
负载金属纳米粒子的多孔碳材料(MNPs@PC)在催化和电化学领域具优良的电化学性质。这是由于金属纳米粒子(MNPs)因其比表面积高、表面晶格缺陷较多且表面能高使其具备优异的催化性能。而多孔碳(PC)的介孔结构不仅有利于电极表面反应分子的扩散，还可以作为纳米尺度的反应场所去限制MNPs的团聚，提高MNPs的分散性，使MNPs为反应分子提供更多的电化学活性位点，保证了催化反应的进行。在此方面，负载铂粒子的多孔碳材料和负载钌粒子的多孔碳材料均已被证实在氧化还原反应和锂离子电池等应用方面显示出优异的催化活性。在现有的MNPs@PC的合成技术中，属模板辅助法的效果较优，其一般步骤为：通过在碳前驱体涂覆金属纳米粒子而后进行碳化得到MNPs@PC。例如，有研究者使用间苯二酚甲醛树脂作为碳前驱体涂覆金纳米粒子而后碳化得到Au@PC。除此之外，葡萄糖和多巴胺也适合用作碳前驱体。但是，上述合成的MNPs@PC方法得到的MNPs通常显示为单金属核本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料制备方法，其特征在于，以含有巯基的生物蛋白作为还原剂和碳前驱体，通过原位还原方法合成金属纳米粒子，并在碱性反应介质中使所述生物蛋白对所述金属纳米粒子进行包裹后，经干燥、碳化得到蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料制备方法，其特征在于，以含有巯基的生物蛋白作为还原剂和碳前驱体，通过原位还原方法合成金属纳米粒子，并在碱性反应介质中使所述生物蛋白对所述金属纳米粒子进行包裹后，经干燥、碳化得到蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料。2.根据权利要求1所述的蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料制备方法，其特征在于，所述生物蛋白选自角蛋白、牛血清白蛋白、改性角蛋白、改性牛血清白蛋白、酪氨酸蛋白激酶、修饰蛋白激酶、β-乳球蛋白、修饰β-乳球蛋白、大豆蛋白11S、修饰大豆蛋白11S、人血清白蛋白、修饰人血清白蛋白、α球蛋白、修饰α球蛋白、肌动蛋白、修饰肌动蛋白、冠蛋白、修饰冠蛋白、纤维连接蛋白、修饰纤连蛋白、肌球蛋白、修饰肌球蛋白、血影蛋白、修饰血影蛋白、原肌球蛋白、改良原肌球蛋白、微管蛋白、修饰微管蛋白和修饰β球蛋白中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料制备方法，其特征在于，所述金属纳米粒子为金、银、钯、铂、铜和镍中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在含有生物蛋白和金属前驱体的混合液中加入碱液反应得到反应液，所述反应液中含有金属纳米粒子、生物蛋白、碱性反应介质；将所述反应液静置反应一段时间后，干燥获得金属纳米粒子@生物蛋白；S2，将所述金属纳米粒子@生物蛋白在100℃～1000℃条件下碳化，得到所述蛋白质基氮掺杂碳/金属纳米粒子复合材料。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，安尼如德·帕蒂尔，马丽芸，孟照辉，吴荣辉，刘强，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35