[发明专利]一种复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种复合纳米材料的制备方法，首次采用两步水热法进行合成，该工艺简单、成本低廉、周期短、环境友好等优点，可以适用于工业化大规模生产；由所述方法制备得到的复合纳米材料呈纤维状，纤维的直径为5～20 nm，长度为500～1000 nm，材料比表面积为900～1000 m²/g，孔容为0.3～0.4cm³/g，电导率为5～8S/cm；将该复合材料应用于电极材料使用时，与常规Pt/C为阴极催化剂组装的微生物燃料电池相比，输出功率更高，运行稳定性更佳，并且易于制备，价格低廉，为微生物燃料电池的商业化奠定了良好基础。

本申请是分案申请，原申请的申请号为201610612938.8，申请日为2016年7月29日，发明名称为“一种复合纳米材料及其制备方法和应用”。

技术领域

本发明属于纳米材料应用技术领域，具体涉及一种复合纳米材料的制备方法。

背景技术

对纳米材料的研究是当今科学研究中一个前沿领域，也是全世界许多科学工作者研究的热点。纳米材料的神奇之处和还不为人们所识的方面更是引起了人们的广泛关注；对纳米材料进行制备的研究和应用更是目前的热点和难点，也是发展高科技的重点。

氮化碳是一种新型的碳材料，近年来，含氮碳材料，由于其优异的电催化活性，光催化活性，低廉的成本，对环境友好以及持续而高效的特点，被普遍认为是一种颇具潜力的新材料(文献Science, 2009, 323, 760-764; Journal of the American ChemicalSociety,2011，133,20116-20119)。其中，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种典型的富含氮元素的非金属碳材料，具有类石墨结构，是碳氮化合物中最稳定的同素异形体。g-C₃N₄己经被证明能够对氧还原反应等表现出优异的催化活性(文献Energy Environmental

Science,2012,5,6717-6731)，原因主要在于其具有丰富的吡啶氮活性组分。然而，由于g-C₃N₄受到较差电导能力和低比表面积的影响，其作为阴极催化剂的应用会不可避免的受到制约。

有关氮化碳的复合材料的研究也较多，有文献(Appl.Mater.Inter.，

2014,6,1011；J.Mater.Chem.,2012,22,2721)报道了通过超声化学的方法制备了氧化石墨修饰的氮化碳复合材料，修饰后，氮化碳的光学吸收和光生电子的传输效率得到了加强。因此，其光催化罗丹明B和2,4-二氯苯酚降解的活性与修饰前相比显著提高。然而，超声化学法费时较多(10小时以上)；另外，由于氮化碳在水中的分散性较差，导致该方法不适合于大规模应用。然而，关于氮化碳和碳纳米纤维复合材料的研究和报道还较少，对于此类复合材料的开发和研究还有很大空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合纳米材料的制备方法，该方法工艺简单，产量较大，重复性很好，克服了制备程序复杂、成本高等不足，在应用上更有优势。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）溶液的配制：按照重量比1∶0.05～0.15∶1～10∶0.5～1称取蔗糖、浓硝酸、水和模板剂聚乙二醇PEG-2000，混合后均匀搅拌3～6小时，得到溶液A；按照复合材料中氮化碳的含量称取合适量的碳氮源，然后加入一定量的溶剂甲醇，室温搅拌1～2h，得到溶液B；