1.一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體,所述單分散氮摻雜中空碳納米多面體是由核殼結(jié)構(gòu)ZnO@ZIF-8前驅(qū)物經(jīng)高溫炭化直接得到,所述單分散氮摻雜中空碳納米多面體粒徑為250-350nm,中空芯直徑為100-250nm,殼層碳的厚度為10-20nm;所述核殼結(jié)構(gòu)的ZnO@ZIF-8前驅(qū)物粒徑為250-400nm;
所述核殼結(jié)構(gòu)ZnO@ZIF-8前驅(qū)物是以ZnO納米球?yàn)楹?,以ZIF-8為殼形成的多面體材料;所述ZnO納米球的粒徑為100-250nm;所述ZIF-8的殼層厚度為30-70nm;所述ZIF-8代表類沸石咪唑酯骨架材料。
2.一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備方法,包括以下步驟:
1)ZnO納米球的制備
在反應(yīng)瓶中加入40mL濃度為0.1mol/L醋酸鋅水溶液,200mL濃度為0.1-0.2mol/L的三乙醇胺水溶液,室溫下攪拌30min,然后在20-50℃的水浴中反應(yīng)20min后,靜置12h;通過離心收集、洗滌、真空干燥,得到粒徑范圍為100-250nm的ZnO納米球;
2)核殼結(jié)構(gòu)ZnO@ZIF-8前驅(qū)體的制備
將步驟1)得到ZnO納米球加入到DMF/水的混合溶劑中,室溫下超聲10min使其充分?jǐn)U散,然后加入2-甲基咪唑,超聲5min后置于50-70℃烘箱中反應(yīng)4-12h,反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物通過離心分離、洗滌、真空干燥,得到核殼結(jié)構(gòu)ZnO@ZIF-8前驅(qū)物;
3)單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備
將步驟2)得到的核殼結(jié)構(gòu)ZnO@ZIF-8前驅(qū)物置于高溫爐中,在惰性氣氛中升溫至800-900℃;在800-900℃恒溫煅燒進(jìn)行炭化,然后自然冷卻至室溫,得到的產(chǎn)物即是單分散氮摻雜中空碳納米多面體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備方法,其特征在于:步驟1)中20-50℃的水浴中反應(yīng)在超聲輻射條件下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備方法,其特征在于:步驟2)中DMF/水體積比為2-3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備方法,其特征在于:步驟2)中2-甲基咪唑與ZnO的摩爾比為2-32:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單分散氮摻雜中空碳納米多面體的制備方法,其特征在于:步驟3)所述惰性氣體可為高純氮?dú)饣驓鍤?,惰性氣體流速為50-150mL/min,在惰性氣氛中升溫至800-900℃的升溫速率為3-5℃/min,炭化時(shí)間為1-3h。