一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107824797A(43)申请公布日2018.03.23(21)申请号201710932505.5G01N27/48(2006.01)(22)申请日2017.10.10G01N27/30(2006.01)(71)申请人广州盈思传感科技有限公司地址510530广东省广州市高新技术产业开发区科学城开源大道11号A7栋3层(72)发明人黄奕莹鲁志伟叶建山(74)专利代理机构广州蓝晟专利代理事务所(普通合伙)44452代理人欧阳凯(51)Int.Cl.B22F9/20(2006.01)B22F1/00(2006.01)C01B32/15(2017.01)B82Y40/00(2011.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于纳米材料领域，公开了一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮溶液作为氮源和碳源，加入烧杯中；向所述氮源溶液中加入铋盐，搅拌并用弱酸溶液调节pH值，使铋盐全部溶解；将已配好的溶液置于电热鼓风干燥箱中干燥得到固体前驱物；将固体前驱物研磨至细粉后放入瓷舟中，在保护气体环境下，置于管式炉中加热焙烧，得到纳米片材料。通过该方法将碳纳米材料的合成、掺杂和铋纳米颗粒的修饰合三为一，所得的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料的结构和性能稳定，表现出了较好的重金属检测性能。本发明提供的制备方法过程简单易行，成本低，适宜大规模化生产。CN107824797ACN107824797A权利要求书1/1页1.一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(a)将聚乙烯吡咯烷酮作为碳源和氮源，加入溶剂充分溶解，得到氮源溶液；(b)向步骤(a)所得氮源溶液中加入铋盐，搅拌并用弱酸溶液调节pH值，使铋盐全部溶解，得到混合溶液；(c)将步骤(b)所得氮源溶液置于电热鼓风干燥箱中干燥得到固体前驱物；(d)将所得的固体前驱物研磨至细粉后放入瓷舟中，在保护气体氛围下，置于管式炉中加热焙烧，得到多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述聚乙烯吡咯烷酮为分子量范围K25～K30之间的聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述溶剂为去离子水、无水乙醇、乙二醇、丙三醇和聚乙二醇中的一种或两种以上；所述氮源溶液浓度为0.01g/mL-0.1g/mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)所述铋盐为硝酸铋、乙酸铋或氯化铋；所述弱酸溶液为冰醋酸、稀硝酸或稀硫酸；所述调节pH值是调节至4.0-5.5之间。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述聚乙烯吡咯烷酮和步骤(b)中所述铋盐的质量比为1：0.1-5。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述电热鼓风干燥箱中干燥的温度为110-130℃，干燥时间为12-14h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(d)所述保护气体为氮气和氩气中的一种或者两种，其流量为30-60mL/min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(d)所述管式炉在保护气体氛围下以2-8℃/min的升温速率升至煅烧温度为600-900℃，碳化1-3小时。9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料，其特征在于：所述碳纳米材料为纳米片框架结构，比表面积为400-800m2/g，孔体积为0.7-1.2cm3/g，孔径分布在1.0-5nm，氮的质量含量在4％-10％之间。10.根据权利要求9所述的多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料在痕量重金属离子的电化学分析检测中的应用。2CN107824797A说明书1/5页一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于纳米材料领域，涉及氮掺杂碳纳米材料技术领域，具体涉及一种多孔高比表面积的铋纳米颗粒修饰的氮掺杂碳纳米片材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]碳纳米材料是自然界中最普遍的一种材料，在能源与材料领域占有者非常重要的地位。碳纳米材料具有高的导电性能，高比表面积，化学稳定性好且可方便大规模生产的特性，已经被广泛应用于能量储存，气体分离，重金属吸附与检测等领域。然而，纯的碳材料亲水性能差，活性较低，不利于重金属在其表面沉积、分散以及相互作用，在一定程度上