[发明专利]一种钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球的制备方法

权利要求书

1.一种钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球的制备方法，其特征在于：首先以钴的前驱体球和含氮聚合物单体为原料，通过原位聚合使得含氮聚合物包覆在钴的前驱体球的表面制得Co@含氮聚合物复合微球；随后将制得的Co@含氮聚合物复合微球在氩气气氛下进行退火处理，得到钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球；

所述钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球具有核壳的结构，是以钴球为核，多孔碳为壳的核壳式碳球，并且有大量的钴纳米颗粒镶嵌在多孔碳壳层中；所述钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球中，钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球的外径为250～900nm，钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球的内径为100～300nm，多孔碳壳层的厚度为50～100nm，多孔碳壳层中镶嵌的钴纳米颗粒的直径为1-20nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将六水合硝酸钴加入甘油和异丙醇的混合溶液中，搅拌0.5～2h后倒入反应釜中，然后将反应釜从室温升温至180℃并保温6h，离心分离，洗涤，得到钴的前驱体球，直径为200～500nm；

(2)将钴的前驱体球均匀分散在去离子水中，加入含氮聚合物单体和钴的化合物，在室温下搅拌4～24h，离心分离，对收集的固体洗涤、干燥，即可得到Co@含氮聚合物复合微球；

(3)将制得的Co@含氮聚合物复合微球在惰性气体保护下进行退火处理，得到钴-氮-碳核壳杂化空心多孔碳球。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中，甘油和异丙醇的混合溶液中甘油和异丙醇的体积比为1:1～50。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中，甘油和异丙醇的混合溶液中甘油和异丙醇的体积比为1:10～30。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中，所述钴的前驱体球与所述去离子水的质量比为1:50～5000。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中，所述含氮聚合物单体选自多巴胺、吡咯或苯胺，所述钴的前驱体球与所述含氮聚合物的质量比为1:0.5～10。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中，所述钴的化合物选自硝酸钴、氯化钴或醋酸钴，所述钴的前驱体球与所述钴的化合物的质量比为1:1～10。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中，所述退火处理是升温至600～1000℃并保温1～10h，升温速率为2～10℃/min。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中，所述惰性气体为氩气、氮气或氦气。