一种球形的氮掺杂碳材料与过渡金属氧化物的复合材料及其制备方法与流程

1.一种球形的氮掺杂的碳材料与过渡金属氧化物的复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)将含氮和碳元素的高分子聚合物原材料溶于去离子水中，在搅拌条件下缓慢加入丙酮溶剂，形成纳米球，然后加入交联剂从而获得经交联的纳米球，随后进行冷却和离心分离，其中所述有机原材料中氮元素与碳元素之比为1:50至1:1；

步骤2)向步骤1)的所述经交联的纳米球的分散体中加入过渡金属的盐，在常压或加压的条件下，加热至30℃至150℃的温度并保持1小时至48小时；

步骤3)使步骤2)中所得混合物冷却至室温，从所述混合物中分离出沉淀物，对所述沉淀物进行洗涤、分离和干燥处理从而得到粉体材料；

步骤4)将步骤3)中所述粉体材料在惰性气氛下，在150℃至950℃下焙烧1小时至20小时，得到所述球形的氮掺杂的碳材料与过渡金属氧化物的复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的含氮和碳元素的高分子聚合物原材料选自明胶、阿拉伯胶、壳聚糖中的一种或更多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的交联剂选自戊二醛、乙二醛、聚乙二醇、聚丙二醇、过氧化二异丙苯中的一种或更多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中过渡金属盐选自铁盐、钴盐、镍盐、锌盐中的一种或更多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中加热温度为50-120℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中进一步加入pH调节剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述pH调节剂选自六次甲基四胺、氨、蒸馏水、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中利用真空干燥工艺对所述沉淀物进行干燥，所述真空干燥在60℃至150℃的温度下进行。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中焙烧温度为200℃至800℃。

10.一种由权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的球形氮掺杂的碳材料与过渡金属氧化物的复合材料。

11.根据权利要求10所述的球形氮掺杂的碳材料与过渡金属氧化物的复合材料，其特征在于，球形氮掺杂的碳材料与过渡金属氧化物的复合材料具有包括碳球与过渡金属氧化物的复合结构，所述复合材料由碳球与过渡金属氧化物复合形成，所述复合材料的尺寸为0.1微米至5微米，在所述碳球表面上负载有过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物为片状、针状或球状，所述过渡金属选自铁、钴、镍、锌中的一种或更多种；

其中，所述复合材料中，氮元素占氮与碳元素总重量的2％至50％，过渡金属占复合材料总重量的5％至80％。