[发明专利]利用离子交换树脂同步合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法

摘要

利用离子交换树脂同步合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法，它涉及一种合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法。本发明解决了现有制备过渡金属氮化物/石墨碳纳米复合体的技术中存在的成本昂贵，条件苛刻，工艺复杂的问题。本发明的合成方法如下：一、碳源的预处理；二、石墨化催化剂和过渡金属盐类的混合溶液与预处理后的碳源，在静电作用下结合；三、预碳化处理；四、惰性气氛中进行热处理；五、酸处理后，蒸馏水洗涤，干燥，便可得到过渡金属氮化物/石墨碳纳米复合体。本发明制备的产品作为载体，具有优异的电催化性能，并且工艺简单、低能耗、低成本、绿色安全，适于大规模生产且易于实现商业化。本发明应用于能量存储和转换领域。

主权项

利用离子交换树脂同步合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法，其特征在于利用离子交换树脂同步合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法是按照以下步骤进行的：一、采用酸处理法或碱处理法对碳源进行预处理2～8h，得到预处理后的碳源；二、将浓度为0.01～0.3mol/L的石墨化催化剂和浓度为0.01～0.3mol/L的过渡金属盐类溶解在溶剂中，然后加入预处理过的碳源，搅拌2～24h，得到混合物；其中预处理过的碳源与石墨化催化剂的质量比为(1～10)∶1，预处理过的碳源与过渡金属盐类的质量比为(1～10)∶1；三、在空气或氧气气氛下，350℃条件下预碳化步骤二的混合物2～5h，得到预碳化的混合物；四、在5～20℃/min的升温速率下，升温至700～1300℃，然后对预碳化的混合物进行热处理1～8h，得到热处理后的混合物；热处理气体流量为100～800mL/min，其中热处理气氛为氨气、氮气、氩气、氦气、氢气和水蒸气中的一种或其中几种按比例混合；五、研磨热处理后的混合物，然后加入到酸溶液中进行酸处理，在80～140℃下回流5～10h，洗涤至pH为6～8，干燥得到过渡金属氮化物/石墨化碳，即完成利用离子交换树脂同步合成过渡金属氮化物/石墨化碳的方法；其中步骤一中的碳源为丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂、苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂、两性离子交换树脂、环氧乙烯系阴离子交换树脂、具有配位基团的大孔树脂或具有配位基团的螯合树脂；步骤二中过渡金属盐类为钨源、钼源或钒源。