一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法及在微波催化中的应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料制备技术及其应用领域，针对现有掺杂方法不适用于在纳米及原子尺度上进行调控的问题，提供一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，将过渡金属块放在直流电弧氢等离子体设备上，通入氢气、惰性气体、含碳元素气体和掺杂异质元素气体使腔体总气压达0.005 Pa~9.5×10

Preparation of transition metal carbide nanocapsules coated with doped graphene and its application in microwave catalysis

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法及在微波催化中的应用
本专利技术属于纳米材料制备技术及其应用领域，涉及掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法及在微波催化中的应用。
技术介绍
异质核@壳石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊具有较好的化学稳定性，且其微观构型赋予了它具有特殊的多重介电极化效应，这将有可能导致更加有趣的微波辅助催化效果。从物理意义而言，核@壳结构构成了一种充满电介质的电容型结构，可以等效为电容和电阻的并联电路。在微波扰动下，极化电荷的电位移和外加磁场形成一定的相位差，可以诱导出界面极化、共振腔极化、甚至由异质单原子掺杂诱导的单原子极化等。因此，利用异质单原子对石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊调控异质核@壳复合材料的微波吸收特性，进而调控微波催化性能，具有潜在的应用意义。目前常用的掺杂方式有热扩散和离子注入等方法，主要用于块状晶体的掺杂；另外，对微米尺度材料的掺杂主要采用化学气相沉积法、磁控溅射法、化学法等方法，可定义为微米尺度上的调控。例如，在中国专利文献上公开的《一种过渡金属碳化物催化剂的处理方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)在直流电弧氢等离子体设备的阳极上放置5-200 g过渡金属块，通入氢气、惰性气体、含碳元素气体和含掺杂异质元素气体，其中掺杂异质元素选自N、B、P三种元素，氢气的体积为掺杂异质元素气体的0-100倍，惰性气体的体积为掺杂异质元素气体的0-500倍，含碳元素气体的体积为掺杂异质元素气体的20-200倍，反应腔体的总气压保持在0.005 Pa-9.5×10

【技术特征摘要】
1.一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在直流电弧氢等离子体设备的阳极上放置5-200g过渡金属块，通入氢气、惰性气体、含碳元素气体和含掺杂异质元素气体，其中掺杂异质元素选自N、B、P三种元素，氢气的体积为掺杂异质元素气体的0-100倍，惰性气体的体积为掺杂异质元素气体的0-500倍，含碳元素气体的体积为掺杂异质元素气体的20-200倍，反应腔体的总气压保持在0.005Pa-9.5×104Pa；
2)接通电源形成稳定电弧，蒸发过渡金属块，控制电弧反应时间为5-20min；待反应产物冷却至室温后，引入少量空气进行钝化处理，得到异质元素掺杂的石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊。


2.根据权利要求1所述的一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，其特征在于，所述过渡金属块的质量百分数为99.9%及以上。


3.根据权利要求1或2所述的一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属块为固体过渡金属块或由过渡金属粉体压制而成的金属块。


4.根据权利要求1所述的一种掺杂石墨烯包覆过渡金属碳化物纳米胶囊的制备方法，其特征在于，所述过渡金属块为钛、钒、铬、锰、铁、钇、锆、铌、钼、钽、钨中的一种或多种混合物。

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪峰，余洁意，张鉴，刘先国，高彤，应童攀，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33