[发明专利]一种石榴状碳化钼/碳MoC/C纳米颗粒的制备方法

说明书

一种石榴状的碳化钼/碳（MoC/C）纳米复合颗粒的制备方法，以吡咯和磷钼酸为原料，经过原位聚合及后续的镁热反应制备出了平均粒径约70纳米的石榴状MoC/C纳米复合材料，其中3~5nm的MoC纳米晶镶嵌在无定型碳基体中。该制备方法操作简单，通过调节溶液配比和热反应策略，可以显著降低反应温度，且制备工艺简单、易控、重复性良好，能够实现规模化生产。采用本发明制备出的MoC/C纳米颗粒尺寸均一，物相纯度高，其可以作为潜在的析氢反应的催化剂和吸波剂材料。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种石榴状碳化钼/碳MoC/C纳米复合材料的制备方法。

背景技术

过渡金属碳化物是用于新型功能领域非常有前景的材料类型之一，如：用作电解水析氢反应电催化剂具高的催化活性、高稳定性、灵活多样的制备方法等优点；用作吸波剂材料具有强的微波损耗能力。碳化钼因其类Pt的电子结构、化学稳定性、低成本和良好导电性而受到关注。通过对合成过程中反应条件和前驱体调节所制备的碳化钼纳米材料的组成、晶相和结构，对其性能具有决定性影响。

通常，碳化物合成是通过在高温下碳化反应来实现。例如，以钼盐为前驱体，以气体碳（碳氢化合物气体）或固体碳（生物碳等）为碳源，一般通过氢气辅助在高温下发生碳还原反应进而获得碳化钼。气体碳源对实验条件和制备工艺有非常高的要求，且在操作中存在一定的安全隐患。而固体碳源存在固-固之间的界面反应，反应产物均匀性较差，且比表面积较低，这将对碳化钼的性能产生一定的影响。

此外，镁热还原已经被证明可以在700℃的温度下合成碳化物。镁金属可以与碳反应形成碳化镁，碳化镁与金属氧化物发生固态复分解形成金属碳化物。因此，通过镁热还原可以实现在较低的温度下合成具有高比表面积且组成均匀的碳化钼纳米材料。

发明内容

本发明的目的提供一种石榴状碳化钼/碳MoC/C纳米复合材料的制备方法，低温制备一种石榴状的MoC/C纳米复合材料，该复合材料粒径40~70纳米，其中3~5纳米的MoC颗粒均匀分散在无定型的碳基体中构成石榴状微观结构。采用该方法制备的复合材料将在电催化和微波吸收方面具有较大的应用前景和优势。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种石榴状碳化钼/碳MoC/C纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将420μl的吡咯溶液加入20ml无水乙醇中充分搅拌；

2）将1.2mmol的磷钼酸加入100ml的蒸馏水中充分搅拌，形成黄色溶液；

3）将步骤1所得的溶液加入步骤2溶液中逐渐形成黑色混合分散液，并在室温下搅拌12h；

4）将步骤3所得的混合分散液用去离子水和乙醇溶液离心洗涤数次直至上清液澄清，之后在真空干燥箱中60℃干燥，得到黑色产物A；

5）取步骤4所得产物A与镁粉以及氯化钠按照1:1:5质量比混合，升温并保温，得到产物B；

6）将步骤5所得产物B用盐酸水溶液处理，以去除氧化镁和其他可溶性副产物，通过离心收集不溶性产物，干燥得到黑色粉末为石榴状MoC/C纳米复合材料。

所述的MoC/C纳米颗粒的平均粒径为70纳米，其微观结构为石榴状，即3~5纳米的MoC颗粒均匀分散在无定型的碳基体中。

所述的步骤5中升温至550~700℃，升温速率5~10℃/min，保温时间为4~8h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用吡咯溶液和磷钼酸作为前驱体，通过原位聚合形成纳米球状结构，结合后续镁热反应制备了尺寸均匀的石榴状MoC/C纳米颗粒。制备的纳米复合颗粒平均粒径70纳米，尺寸均一，无杂相，整个制备过程步骤简单，操作简便，重复性好。

钼盐的用量对产物组成具有重要的调节作用，而碳化过程中采用固体碳源，可以减少碳化过程中产生的沉积碳，有利于调控MoC的活性表面积。