碳化钛-石墨烯三维多孔结构负载铂纳米颗粒微观结构

碳化钛-石墨烯三维多孔结构负载铂纳米颗粒微观结构碳化钛-石墨烯三维多孔结构是一种新型的纳米材料，其主要应用于负载铂纳米颗粒的微观结构研究。

通过合成这种多孔结构，可以实现对铂纳米颗粒的高度控制以及提高其催化活性。

本文将介绍碳化钛-石墨烯三维多孔结构的制备方法以及其在铂纳米颗粒负载过程中的微观结构。

首先，碳化钛-石墨烯三维多孔结构的制备方法往往包括两个步骤：石墨烯的制备和碳化钛的制备。

石墨烯的制备可以通过化学气相沉积法、机械剥离法、化学还原法等方法实现。

而碳化钛则可以通过热还原法、溶胶-凝胶法、固态反应法等方法合成。

一种常见的制备方法是将石墨烯和碳化钛粉末通过高温还原反应得到三维多孔结构。

接下来，我们将重点讨论在铂纳米颗粒负载过程中的碳化钛-石墨烯三维多孔结构的微观结构。

研究表明，铂纳米颗粒往往以高度均匀的方式分布在碳化钛-石墨烯三维多孔结构的孔洞中。

这种均匀分布可以提高铂颗粒与反应物之间的接触面积，从而提高催化活性。

此外，石墨烯的存在还能够增强结构的导电性能，提高催化反应的效率。

在微观结构方面，碳化钛-石墨烯三维多孔结构的孔洞大小和形状对负载铂纳米颗粒的分散性和催化性能有着很大的影响。

研究发现，较小的孔洞大小和更多的孔洞数量可以提高铂颗粒的分散性，从而提高其催化活性。

此外，孔洞的形状也能够影响铂颗粒的分散性和催化性能。

较规则的孔洞形状往往能够获得更好的分散性和高位错密度，从而提供更多的活性位点，提高催化反应的效率。

除了孔洞大小和形状，碳化钛-石墨烯三维多孔结构的孔壁厚度也对铂纳米颗粒的负载和催化性能有着重要影响。

适当的孔壁厚度可以提高铂颗粒的稳定性，防止其在催化反应中的聚集现象，从而提高催化活性。

总结起来，碳化钛-石墨烯三维多孔结构作为负载铂纳米颗粒的纳米材料具有很好的催化性能。

该结构的制备方法简单、成本低廉，且具有可调控性。

其微观结构对铂纳米颗粒的分散性和催化性能有着重要影响，包括孔洞大小和形状以及孔壁厚度等因素。

氮掺杂石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料的制备及其传感器的构建黄晨凌【摘要】本文通过化学还原的方法制备了石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@G)和氮掺杂石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@NG).采用透射电镜、原子力显微镜、X射线光电能谱仪和X射线衍射仪对所制备的Pt@G和Pt@NG复合材料进行了结构与形貌的表征.结果表明:所制备的Pt@G和Pt@NG复合材料中铂纳米颗粒均匀地分散在石墨烯和氮掺杂石墨烯表面且粒径均一.电化学实验表明,在碱性条件下,Pt@NG复合材料修饰的电极对葡萄糖的催化效果较好,而且对葡萄糖的检测结果显示出良好的线性关系,检测灵敏度较高,而且K2 HPO4 、NaCl、KH2PO4、柠檬酸钠、DA和从等干扰物对葡萄糖检测影响很小.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P81-85)【关键词】氮掺杂石墨烯;复合材料;电催化;氧化还原【作者】黄晨凌【作者单位】东华理工大学化学系,江西南昌322000【正文语种】中文石墨烯是一种只有单个碳原子厚度的sp2杂化二维片层结构，是催化剂的理想载体。

最近几年来，石墨烯及其复合材料的制备和性能研究成为了研究新材料的热点[1]。

到目前为止人们发现了很多材料，经过比较石墨烯被认为是最薄的材料，它的厚度为0.3354nm[2]。

从很早开始即19世纪40年代科学家们就开始了有关石墨衍生物的研究如氧化石墨和石墨插层复合物[3，4]。

在2004年，物理学家Andre·Anaheim和Konstantin·Novoselov[5](University of Manchester)研究了制备石墨烯的方法，成功使用微机械剥离法把石墨剥离成二维原子晶体即石墨烯，从而打破了人们对石墨烯不能单独存在的认知，证实了石墨烯可以在一般环境下存在，2010年该项研究的科学家获得了诺贝尔物理学奖[6]。

石墨烯的片层是六边形晶格状，一个碳原子和相邻的其他三个碳原子通过σ共价键相连接，碳碳共价键的键长约为0.142nm，共价键键能很大，所以石墨烯片层的结构刚性很好[7]。

三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料的功能和特点
三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料是近年来新兴的纳米材料之一。

它由三维多孔石墨烯材料和金属纳米粒子组成。

这种材料具有众多的特点与应用价值。

首先，三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料具有优异的机械性能。

多孔材料的结构更好地控制了整个材料的力学性能和强度。

而石墨烯具有极高的强度和韧性，使得复合材料的力学性能进一步增强。

另外，金属纳米粒子还可以增强复合材料的硬度和韧性。

其次，三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料具有良好的电化学性能。

这种材料的多孔结构和石墨烯的导电性质使得其具有良好的电化学活性和催化性能。

而金属纳米粒子还可以增强电化学反应过程的效率和催化活性。

因此，这种材料可以用于电池、催化剂、传感器等领域。

最后，三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料具有可控性强、应用范围广等优点。

材料的物理、化学性质可以通过改变孔径、孔隙度、纳米粒子大小、形状以及金属种类等参数进行调控，可应用于众多领域，比如催化剂、气体分离、传感器等。

因此，三维石墨烯负载金属纳米粒子复合材料具有良好的机械性能、电化学性能、表面活性和可控性，具有广泛的应用前景。

专利名称：一种包埋无机纳米粒子的三维石墨烯碳纳米复合材料及其应用
专利类型：发明专利
发明人：王俊中,成苗,郑方才
申请号：CN201910875213.1
申请日：20190917
公开号：CN110518228A
公开日：
20191129
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种包埋无机纳米粒子的三维石墨烯碳纳米复合材料及其应用，所述三维石墨烯碳纳米复合材料中，无机纳米晶体被非晶碳材料包覆，形成核‑壳纳米结构，石墨烯被非晶碳均匀覆盖，形成非晶碳‑石墨烯‑非晶碳的三明治结构；所述三维石墨烯碳纳米复合材料中，无机纳米晶体为金属硫化物或金属硅化物，晶粒大小为15‑25nm，且颗粒外包覆有碳层，碳层厚度大于10nm。

本发明三维石墨烯碳纳米复合材料作为电极材料，用于组装锂离子电池或钠离子电池，在大电流输出时，得到较高的容量，表现出优异的电化学性能。

申请人：安徽大学
地址：230601 安徽省合肥市经开区九龙路111号
国籍：CN
代理机构：安徽省合肥新安专利代理有限责任公司
代理人：乔恒婷
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碳纳米管负载铂颗粒酶电极葡萄糖传感器朱玉奴;彭图治;李建平【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2004(32)10【摘要】以碳纳米管负载纳米铂颗粒修饰玻碳电极(CNT-Pt/GCE)为基底,用明胶固定葡萄糖氧化酶(GOD),构建了电流型葡萄糖生物传感器(GOD/CNT-Pt/GCE).在实验中,GOD/CNT-Pt/GCE显示了良好的分析性能,与常规铂电极葡萄糖传感器(GOD/Pt)相比较,测定葡萄糖的检出限从6.7×10-3 mol/L下降到8.3×10-4mol/L;工作电位从0.65 V下降至0.45 V;响应时间从30 s下降至5 s左右.实验结果表明,具有高度电催化活性的CNT-Pt/GCE可作为酶传感器的一种新型基体电极.【总页数】5页(P1299-1303)【作者】朱玉奴;彭图治;李建平【作者单位】浙江大学西溪校区化学系,杭州,310028;浙江大学西溪校区化学系,杭州,310028;浙江大学西溪校区化学系,杭州,310028;桂林工学院应化系,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TP212.3【相关文献】1.碳纳米管负载铂-二氧化钌纳米颗粒用于葡萄糖传感器的研究 [J], 李利花;蔡自由;黄勇红;李永冲;张伟德2.纳米铂／铁的氧化物-碳纳米管／壳聚糖修饰的葡萄糖传感器 [J], 李晶晶;袁若;柴雅琴3.铂颗粒粒径效应:负载铂纳米颗粒的TiO2薄膜性质研究 [J], 华南平;甘玉琴;徐娇珍;邹翠娥;杨平;徐景坤;杜玉扣4.基于铂纳米颗粒修饰碳纳米管Nafion膜电极的葡萄糖传感器 [J], 许银玉;吴朝阳;陈利国;吴争鸣;沈国励;俞汝勤5.碳纳米管负载铂-二氧化钌纳米颗粒催化剂的制备及表征 [J], 李利花;蔡自由;黄勇红;李永冲;张伟德因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

北京科技大学科技成果——多孔碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料成果简介北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种多孔结构的碳化钛-钛金属陶瓷梯度材料，其应用前景极其广阔。

这种金属陶瓷是燃烧合成的多孔碳化钛-钛梯度材料，其多孔结构的孔隙率可达50%多。

孔隙率和孔隙大小，分布还可以根据需要在一定范围内设计。

由于在高温烧结过程其表面可形成氧化钛膜，使其耐高温的性能好，因此可作为耐高温材料。

碳化钛是一种导电材料，在通电发热时，即使温度升高到1000摄氏度以上，材料特性也不会发生任何变化。

因此，此多层多孔碳化钛材料可以作为高温发热源，分解在焚化炉都难以分解的二氧吲哚。

由于这种多层多孔的碳化钛-钛材料空隙率可达50%多，其比重可比最轻的金属镁还要轻。

因为这种多层多孔的碳化钛-钛是梯度材料，强度和刚度可以在一定范围内设计。

而且碳化钛-钛材料与人体的相容性好，因此很适合用做人造骨骼。

人的骨骼是多孔结构的，血管和神经通过骨骼的孔隙提供养分和控制骨骼的活动，因此，这种多孔的碳化钛-钛梯度材料是人造骨骼的极好材料。

由于这种碳化钛新材料的表面有一层氧化钛膜，它具有光催化的机能，同时多孔的碳化钛用来制作过滤器具有很强的吸附能力，可以有效地吸附浮游生物，它可以用来制造更好的水净化装置。

泡沫碳化钛做催化剂，用电催化方法可净化焦碳化学工业的含酚废水。

酚对水域的污染仅次于石油产品和重金属，居第三位。

本项目产品的基本工艺为燃烧合成工艺。

不用高温烧结炉。

可制作复杂形状和较大尺寸的制品。

应用范围可广泛用作生物医用材料，环保材料等。

经济效益及市场分析本项目产品市场广阔，可产生显著的经济效益和社会效益。

最小投资100万元。

回收期少于3年。

合作方式技术转让、技术入股或者其它合作方式。

二维纳米材料的结构类型二维纳米材料是指在一个或两个维度上具有纳米尺度的材料结构。

以下是一些常见的二维纳米材料的结构类型：1.石墨烯（Graphene）：石墨烯是由一个碳原子单层构成的二维晶体结构。

它的结构类似于蜂窝状的六角形网格，具有优异的导电性和高度的机械强度。

2.磷烯（Phosphorene）：磷烯是由磷原子单层构成的二维材料，具有类似于石墨烯的蜂窝状结构。

磷烯在电子和光学性质方面具有独特的特点，如可调节的能隙和高载流子迁移率。

3.过渡金属二硫化物（Transition Metal Dichalcogenides）：过渡金属二硫化物是由过渡金属（如钼、钨、硒）和硫元素构成的二维纳米材料。

这些材料在光电和电子学领域具有潜在的应用，如透明导电薄膜和光电二极管。

4.层状二氧化硅（Layered Silica）：层状二氧化硅是由硅氧化合物构成的二维纳米材料。

它的结构类似于石墨烯，具有优异的机械强度和热稳定性，适用于催化剂和过滤器等领域。

5.黑磷（Black Phosphorus）：黑磷是由磷原子构成的多层二维纳米材料。

它在电子传输和光学性质方面具有可调节的能隙和高载流子迁移率，适用于电子器件和光电子学应用。

除了上述的基本结构类型，还有许多其他的二维纳米材料，如二硫化钼砷纳米片（Molybdenum Arsenide Nanosheets）、二硫化镉纳米片（Cadmium Disulfide Nanosheets）等。

这些二维纳米材料的特殊结构和性质使得它们在能源、光电子学、纳米电子学等领域具有广泛的应用潜力。

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201911098998.2(22)申请日 2019.11.12(71)申请人 湖南艾威尔新能源科技有限公司地址 417100 湖南省涟源市娄底高新技术产业开发区东轩村与石马山村交界处(72)发明人 冯相士　(51)Int.Cl.C01B 32/921(2017.01)C01B 32/194(2017.01)H01M 4/36(2006.01)H01M 4/583(2010.01)H01M 10/0525(2010.01)B82Y 30/00(2011.01)H01M 4/02(2006.01)(54)发明名称一种碳化钛-石墨烯复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种碳化钛-石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

本发明提供的碳化钛-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Ti粉、Al粉和C粉混合，进行无压烧结，得到Ti 3AlC 2粉末；将所述Ti 3AlC 2粉末进行腐蚀，得到二维碳化钛粉末；将所述二维碳化钛粉末进行真空煅烧，得到类石墨烯二维层状碳化钛纳米片；将所述类石墨烯二维层状碳化钛纳米片与石墨烯混合，进行球磨，得到碳化钛-石墨烯复合材料。

实施例表明，本发明的碳化钛-石墨烯复合材料用于锂离子电池，其0.1C首次比容量可达1100mAh/g，1C容量保持率可达96％，0.1C 500次循环容量保持率可达93％。

权利要求书1页 说明书5页CN 110803704 A 2020.02.18C N 110803704A1.一种碳化钛-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将Ti粉、Al粉和C粉混合，进行无压烧结，得到Ti 3AlC 2粉末；将所述Ti 3AlC 2粉末进行腐蚀，得到二维碳化钛粉末；将所述二维碳化钛粉末进行真空煅烧，得到类石墨烯二维层状碳化钛纳米片；将所述类石墨烯二维层状碳化钛纳米片与石墨烯混合，进行球磨，得到碳化钛-石墨烯复合材料。

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910285010.7(22)申请日 2019.04.10(71)申请人 南京邮电大学地址 210023 江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人 赵为为　彭佳丽　赵强　刘淑娟　黄维　(74)专利代理机构 南京正联知识产权代理有限公司 32243代理人 王素琴(51)Int.Cl.C01G 23/08(2006.01)C01B 32/921(2017.01)B82Y 40/00(2011.01)(54)发明名称一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法(57)摘要本发明公开了一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法。

首先制备超薄Ti 3C 2纳米片，接着通过冷冻干燥技术制备得到干燥的Ti 3C 2纳米片，最后通过高温空气氧化的方法制备得到具有中空结构的TiO 2多面体。

本发明公开的方法步骤简便，通过一步地高温氧化法即可完成制备，制备条件要求低，空气氛围下热处理即可完成，制备过程中通过调节煅烧温度、升温速率等参数可进一步控制其形貌结构，完善其性能。

权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 109809481 A 2019.05.28C N 109809481A权　利　要　求　书1/1页CN 109809481 A1.一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法，其特征在于，具体操作步骤为：1）超薄Ti3C2纳米片的制备；2）取3 mL超薄Ti3C2纳米片在冰箱冷冻层中冷冻12 h；3）将冷冻后的超薄Ti3C2纳米片在冷冻干燥机中冷冻干燥24 h得到氧化所需的Ti3C2纳米片；4）将步骤3的产物置于马弗炉中于空气氛围下通过控制升温速率、氧化温度和保温时间高温氧化制备具有中空结构的TiO2多面体。

2. 如权利要求1所述的一种利用碳化钛超薄纳米片制备具有中空结构的二氧化钛多面体的方法，其特征在于，步骤4中在马弗炉中进行高温氧化时的升温速率范围为0.1-1℃/ min，氧化温度范围为450-900℃，保温时间为1 -5 h。