[发明专利]一种多级钨基多巴胺杂化材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种多级钨基多巴胺杂化材料及其制备方法，该多级钨基多巴胺杂化材料的结构为中空或实心的纳米微球，其中，金属离子与碳基质有机配体在纳米微球上周期性排列，且碳基质有机配体均匀地分布在纳米微球内，含钨基的过渡金属离子分布在纳米微球的表面。该方法通过调整多巴胺与钨源的比例，同时引入其他过渡源金属，如钛、钼、钒等，可以得到多种形貌、多种组成的多级钨基多巴胺杂化纳米微球，并通过钨源与其他过渡源金属产生协同效应，用以增强纳米微球的热稳定性和化学稳定性。本发明的方法通过一步搅拌溶解，即可得到中空或实心的多级钨基多巴胺小球，制备过程简单高效安全，且增加了反应的实用性和通用性，有利于工业规模生产。

技术领域

本发明涉及有机-无机杂化材料技术领域，具体涉及一种多级钨基多巴胺杂化材料及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化材料具有结构、成分和形貌可调性以及低成本和生物相容性等优势，在电催化、能源、和光电学等方面应用广泛。有机-无机杂化材料中，不同尺度和特征的组分相互结合为复杂多样的复合材料，可作为高性能材料的前驱体，经过后续的处理得到新型的高性能材料，也可以直接作为催化剂实现活性位点的精准调控。因此，设计制备新型的有机-无机杂化材料，研究其结构和性能变化的规律，可为有机-无机杂化晶体新材料的应用提供更多可能。

钨作为一种过渡金属，钨基纳米材料在能量转换和储存领域取得了重要的研究进展，一系列钨基纳米材料因其低成本，化学和热稳定性以及出色的可加工性而备受关注。但在实际应用中，合成的钨基杂化材料性能衰减快，稳定性较差。而且其中的纳米晶本身较为脆弱且单一，可能会发生聚集或者粉碎，难以有效复合在碳基体材料上。因此，利用一种简单高效的合成策略，制备一种形貌结构稳定，性能出色的钨基纳米材料仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多级钨基多巴胺杂化材料及其制备方法，通过调整多巴胺与钨源的比例，同时引入其他过渡源金属(如钛、钼、钒等)，可以得到多种形貌、多种组成的多级钨基多巴胺杂化纳米微球，并通过钨源与其他过渡源金属产生协同效应，用以增强纳米微球的热稳定性和化学稳定性，解决了现有的钨基纳米材料形貌和结构不稳定，制备过程中纳米晶的团聚和粉碎，且制备方法复杂性，不适用大多数钨基杂化材料的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明提供了一种多级钨基多巴胺杂化材料，该多级钨基多巴胺杂化材料的结构为中空或实心的纳米微球，其中，金属离子与碳基质有机配体在纳米微球上周期性排列，且碳基质有机配体均匀地分布在纳米微球内，金属离子分布在纳米微球的表面；

所述金属离子是由过渡金属源形成的含钨基的过渡金属离子，所述过渡金属源为钨源或者钨源与其他过渡金属源的混合物；

所述碳基质有机配体是多巴胺。

本发明还提供了一种多级钨基多巴胺杂化材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将多巴胺或者多巴胺与表面活性剂一起溶于去离子水得到A溶液；将过渡金属源溶于溶剂I中得到B溶液；然后将A溶液与B溶液混合均匀后，再加入引发剂，随后连续搅拌2～12h，过滤得到沉淀；

其中，当A溶液中加入表面活性剂时，引发剂的加入量为0；

S2、将S1的沉淀经过干燥处理，得到多级钨基多巴胺杂化纳米微球；

其中，所述过渡金属源为钨源或者钨源与其他过渡金属源的混合物。

优选地，多巴胺与钨源的质量比为0.5～3：1。

优选地，所述表面活性剂为F127和/或CTAB；所述表面活性剂与钨源的质量比为：0.91～5.27：1。