[发明专利]一种钯纳米线修饰的氮掺杂碳空心球复合材料的制备方法及产品和应用

权利要求书

1.一种钯纳米线修饰的氮掺杂碳空心球复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）制备氮掺杂碳空心球NHCS：将240mL乙醇和100mL水与12 mL氨水混合，随后滴加18mL的四乙氧基硅烷，将所得混合物在室温下搅拌2h，离心过滤，所得固体分别用水和乙醇各洗2次，在50^oC真空干燥24h，得到二氧化硅球；将1g二氧化硅球超声分散在2000mL水中，加入2 g的多巴胺，再加入2.5 g的三(羟甲基)氨基甲烷用于引发多巴胺的聚合反应；将混合溶液在室温下搅拌24h，所得固体离心分离，用水洗3 次，室温下真空干燥24h后，置于管式炉中，于氮气氛中在3^oC·min^-1的加热速度下加热到750^oC，并在此温度下保持2h，随后自然冷却至室温，所得黑色固体再置于温度为70^oC的3mol·L^-1的KOH溶液中，在此温度下搅拌4h，最后离心，所得固体用水洗3次，室温下干燥，得到的黑色粉末即为氮掺杂碳空心球NHCS，其直径为390 nm，壁厚为40 nm；

（2）将NHCS加入到浓度为0.5 mg·mL^-1的左旋色氨酸溶液中，保持NHCS的质量与溶液的体积比为1mg：0.5mL，室温下缓慢搅拌后过滤，室温下真空干燥，得到表面功能化处理的NHCS，记为L-HNCS颗粒；

（3）首先将CuSO₄·5H₂O溶于90^oC的乙二醇中，使Cu²⁺的浓度为0.01mol·L^-1；接着加入上述L-HNCS颗粒，使L-HNCS与溶液的质量：体积比为1mg:1mL，将所得混合物继续在90^oC下充分搅拌，得到吸附铜离子的NHCS分散液，记为Cu²⁺/NHCS分散液；

（4）将NaH₂PO₂·H₂O和聚乙烯吡咯烷酮依次加入到乙二醇中，搅拌下加热到90^oC，使NaH₂PO₂·H₂O和聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，得到还原剂溶液，其中NaH₂PO₂·H₂O和聚乙烯吡咯烷酮的浓度分别为0.04 mol·L^-1和50 mg/100mL；

（5）将上述还原剂溶液继续加热到90^oC，在搅拌下，加入温度为90^oC的Cu²⁺/NHCS分散液，继续搅拌，过滤，所得固体依次用乙醇、纯水洗后置于室温真空干燥，得到表面Cu纳米颗粒种子化的NHCS，记为Cu-n/NHCS；

（6）将上述Cu-n/NHCS加入到0.01 mol·L^-1的CuCl₂溶液中，在室温下搅拌后加入十八胺，所得混合物在室温下继续搅拌，转入容器中加热至180^oC，并在此温度保持40h，冷却至室温，所得固体物质过滤，依次用无水乙醇、纯水清洗，置于室温真空干燥，得到表面生长铜纳米线的氮掺杂碳空心球，记为Cu-nw/NHCS;

（7）将上述Cu-nw/NHCS在缓慢搅拌下加入到浓度为0.005 mol·L^-1的PdCl₂溶液中，之后停止搅拌，在静态下保持一定时间，随后过滤，固体用纯水洗后室温真空干燥，得到钯纳米线修饰的氮掺杂碳空心球复合材料，记为Pd-nw/NHCS。

2.根据权利要求1所述的钯纳米线修饰的氮掺杂碳空心球复合材料的制备方法，其特征是，步骤（5）中所述还原剂溶液的体积：Cu²⁺/NHCS分散液的体积比为3:1。