一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法.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CN107188156A(43)申请公布日2017.09.22(21)申请号201710501592.9(22)申请日2017.06.27(71)申请人上海应用技术大学地址200235上海市徐汇区漕宝路120-121号(72)发明人韩生颜松姚璐赵志成刘平林静静蔺华林连俊常伟刘玥冉(74)专利代理机构上海精晟知识产权代理有限公司31253代理人杨军(51)Int.Cl.C01B32/15(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法。具体步骤如下：(1)把莲花茎采集以后洗干净、干燥、研磨成粉末；(2)将研磨成粉的莲花茎加入到尿素溶液中浸渍，浸渍结束后烘干，制得前驱体；(3)将前驱体置于管式炉中焙烧，得到预碳化产物；(4)将预碳化产物加入KOH溶液中浸渍后烘干，再高温焙烧处理；(5)将高温焙烧后的产物在HCl溶液中浸渍处理，洗涤至中性后烘干，得到莲花茎氮掺杂碳纳米材料。本发明的有益效果在于：采用莲花茎为前驱体制备氮掺杂碳纳米材料，莲花茎来源丰富，制备的过程工艺简单，安全可靠，对环境无污染，能够实行量化生产。CN107188156ACN107188156A权利要求书1/1页1.一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)把莲花茎采集以后洗干净，干燥、研磨成粉末；(2)将研磨成粉的莲花茎加入到尿素溶液中浸渍，浸渍后烘干制得前驱体；(3)将前驱体置于管式炉中焙烧得到预碳化产物；焙烧温度为300℃-800℃，焙烧时间为1～4h；(4)将预碳化产物加入到KOH溶液中浸渍，浸渍结束后烘干；(5)将KOH浸渍处理过的预碳化产物置于管式炉中焙烧，焙烧温度为600℃-900℃，焙烧时间为1h-4h；(6)将步骤(5)中焙烧后的产物在盐酸溶液中浸渍处理，然后洗涤和烘干，得到莲花茎氮掺杂碳纳米材料。2.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，干燥时间为12h-36h，研磨成粉的粒径在50目-200目。3.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，莲花茎和尿素的质量比为1:0.5-1:3；浸渍温度为20℃-60℃，浸渍时间为4h-24h。4.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，焙烧时，升温速率为5℃/min-10℃/min。5.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，焙烧温度为300～500℃。6.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，预碳化产物和KOH的质量比为1:1-1：3，KOH溶液的浓度为1-3mol/L。7.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，升温速率为5℃/min-10℃/min。8.根据权利要求1所述的莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，盐酸溶液的浓度为1-3mol/L，浸渍时间为24h-48h。2CN107188156A说明书1/4页一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法技术领域[0001]本发明具体涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种莲花茎氮掺杂碳纳米材料的制备方法。背景技术[0002]随着经济的快速发展，人们片面追求经济利益而忽视对能源和环境的保护，现在造成能源的紧张和环境的严重恶化。为了实现资源的重整利用，走可持续发展道路，碳材料的发现引起了众多科学家的关注。碳材料具有的稳定性和在能源界的广泛利用，促使各国科学家去研究开发出成本低效果好的方法。传统制备碳材料的方法有很多缺陷，同时在制备的过程中会造成环境的污染，将氮原子的引入能够有效提高碳材料的性能，这个在很多的报道和文献中都有提及。[0003]莲花茎是莲科草本水挺植物，古代时候又称芙蓉、芙蕖等。莲花茎的直径能够长到60cm左右，莲花茎是绿色的，上面有很多小刺，就像雨伞一样保护着她们，莲花茎的表面有很多纳米级别的蜡质乳突结构，若是用电子显微镜观察，就能看到有很多结构相似的纳米级颗粒。莲花茎的分布非常广泛，不仅仅在中国，在西亚、北美、印度和日本等地都有分布，来源非常广泛，在中国很多人作为一种经济作物。[0004]面对现有制备碳材料的方法有一些缺陷，生产成本较高，反应条件较为苛刻，反应周期长，原材料不足，成本太高。莲花茎的产量也非常可观，一些莲花茎当作燃料或者废物被扔掉或者烧掉，不仅造成环境污染，也会造成一定程度的资源浪费，因此选用莲花茎用于碳材料的研究，有利于提高其附加值，对于保护环境和提高经济效益具有重要双