本发明涉及碳基过渡金属、金属碳化物复合材料领域，具体涉及掺杂碳基镍纳米复合材料及其制备方法和应用、催化加氢的方法。
背景技术：
1、碳包覆金属纳米复合材料是一类以金属(或氧化物、碳化物、磷化物、氮化物、硫化物等)纳米颗粒为内核，碳材料(类石墨烯、碳纳米管、无定型碳等)为外壳的复合材料。对于碳包覆金属纳米复合材料，金属是催化剂的核心，是反应性的来源和电荷重新分布的起源；而碳壳层掺杂元素的存在形态也显著影响催化剂的性能。因此，开发具有不同金属内核形态与外壳掺杂元素种类的碳包覆金属纳米复合材料对于调控其性能以及进一步的应用具有重要意义。
2、其中，制备新型的碳基过渡金属及碳化物复合材料是碳包覆金属纳米复合材料领域的一个重要研究方向。qin等(acs appl.mater.interfaces 2018,10,17827-17834)以硝酸镍为镍源、离子液体为碳源，通过高温水热合成的方法制备一种ni/ni3c核壳结构电催化剂。
3、cn112705237a公开了一种碳包覆碳化镍和镍的纳米复合材料及其制备方法和应用，该制备方法包括步骤如下：将镍源、不含氮的有机羧酸及碱金属盐混合制备前驱体；前驱体在惰性气氛下进行热解，得到纳米复合材料。其中前驱体含有碱金属盐并且热解温度需控制在345℃-365℃。由于该方法对于制备条件以及其前驱体的组成要求较为精确，因此难以在较宽的温度范围内制备含有氮、氧、硫掺杂碳包覆镍及碳化镍纳米复合材料。
4、可以看出目前制备的碳基碳化镍的纳米复合材料缺少对于碳层掺杂元素调控的方法，尤其难以实现碳层具有氮、氧、硫等多元素掺杂结构的碳基碳化镍纳米复合材料的可控制备。此外部分制备方法仍存在步骤繁琐、需使用大量有机溶剂及部分配体价格昂贵的缺点。因此如何实现绿色、简易、低成本的制备多元素掺杂的含碳基碳化镍的纳米复合材料是本领域的一个难点。
5、需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术难以实现碳层同时具有氮、氧、硫等多元素掺杂结构的碳基碳化镍纳米复合材料的可控制备的问题，提供一种掺杂碳基镍纳米复合材料及其制备方法和应用、催化加氢的方法，该掺杂碳基镍纳米复合材料具有多掺杂的碳层，制备方法工艺简单、绿色环保且成本低，且其催化性能优异。
2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种掺杂碳基镍纳米复合材料，所述纳米复合材料包括金属镍及碳化镍纳米颗粒以及包覆所述金属镍及碳化镍纳米颗粒的掺杂氮、氧、硫的碳基质；
3、以所述纳米复合材料的总质量为基准，碳含量为15％-30％，硫含量为0.3％-3％，氮含量为0.1％-2％，氧含量为3％-12％，氢含量为0.1％-1.5％，镍含量为60％-80％。
4、优选地，以所述纳米复合材料的总质量为基准，碳含量为17％-27％，硫含量为0.5％-2.5％，氮含量为0.1％-1.5％，氧含量为3.5％-11％，氢含量为0.1％-1.2％，镍含量为60％-75％。
5、优选地，所述纳米复合材料的x射线衍射谱图分别在2θ度数39.30±0.15、41.73±0.15、44.46±0.08、51.71±0.05、58.66±0.18、71.57±0.24、76.26±0.06和78.31±0.25处具有特征峰。
6、本发明第二方面提供一种掺杂碳基镍纳米复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
7、(1)将镍源、有机羧酸和硫脲混合制备前驱体，以镍元素计的所述镍源、所述有机羧酸中的羧基和硫脲的摩尔比为1:(2-8):(0.01-0.15)；
8、(2)在惰性气氛或者还原气氛下，将所述前驱体进行热解，得到所述掺杂碳基镍纳米复合材料；
9、其中，步骤(2)所述热解的温度为310℃-490℃。
10、优选地，步骤(1)中，制备所述前驱体包括：提供含有镍源、有机羧酸和硫脲的均相溶液，然后除去所述均相溶液中的溶剂，得到所述前驱体。
11、优选地，以镍元素计的所述镍源、所述有机羧酸中的羧基和硫脲的摩尔比为1:(2-5):(0.01-0.08)。
12、本发明第三方面提供如第一方面所述的掺杂碳基镍纳米复合材料或者如第二方面所述的方法制备得到的掺杂碳基镍纳米复合材料在催化加氢反应中的应用，优选为在芳香硝基化合物催化加氢反应中的应用。
13、本发明第四方面提供一种催化加氢的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将芳香硝基化合物进行催化加氢反应，所述催化剂为第一方面所述的掺杂碳基镍纳米复合材料或者根据第二方面所述的方法制备得到的掺杂碳基镍纳米复合材料。
14、优选地，所述芳香硝基化合物为硝基苯和/或氯代硝基苯。
15、优选地，所述催化剂与所述芳香硝基化合物的质量比为1:1-500，反应温度为30℃-250℃，氢气压力为0.5mpa-5mpa。
16、通过上述技术方案，本发明具有如下优势：
17、(1)本发明提供的掺杂碳基镍纳米复合材料具有多掺杂的碳层，优选情况下其具有特定衍射结构，其催化性能优异，尤其在催化加氢反应或电催化反应等领域具有良好的应用前景，特别是将本发明提供的掺杂碳基镍纳米复合材料应用于芳香硝基化合物催化加氢反应中，具有较高的转化率和选择性；
18、(2)本发明提出的掺杂碳基镍纳米复合材料的制备方法，通过特定比例镍源、有机羧酸和硫脲混合制备前驱体，采用热解金属盐前驱体的方法，制备方法绿色环保、工艺简单且成本低，前驱体制备过程中镍的利用率可达100％，不产生含重金属废水，适用于大规模工业化生产。
1.一种掺杂碳基镍纳米复合材料，其特征在于，所述纳米复合材料包括金属镍及碳化镍纳米颗粒以及包覆所述金属镍及碳化镍纳米颗粒的掺杂氮、氧、硫的碳基质；
2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其中，以所述纳米复合材料的总质量为基准，碳含量为17％-27％，硫含量为0.5％-2.5％，氮含量为0.1％-1.5％，氧含量为3.5％-11％，氢含量为0.1％-1.2％，镍含量为60％-75％；
3.根据权利要求1或2所述的纳米复合材料，其中，所述金属镍及碳化镍纳米颗粒的平均粒径为6nm-35nm，优选为8nm-20nm；
4.一种掺杂碳基镍纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，步骤(2)所述热解的温度为315℃-460℃，优选为320℃-450℃；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，步骤(1)中，制备所述前驱体包括：提供含有镍源、有机羧酸和硫脲的均相溶液，然后除去所述均相溶液中的溶剂，得到所述前驱体；
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述镍源选自氢氧化镍、碳酸镍、碱式碳酸镍和醋酸镍中的至少一种；
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的制备方法，其中，
9.权利要求1-3中任意一项所述的掺杂碳基镍纳米复合材料或者根据权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的掺杂碳基镍纳米复合材料在催化加氢反应中的应用，优选为在芳香硝基化合物催化加氢反应中的应用。
10.一种催化加氢的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将芳香硝基化合物进行催化加氢反应，所述催化剂为权利要求1-3中任意一项所述的掺杂碳基镍纳米复合材料或者根据权利要求4-8中任意一项所述的方法制备得到的掺杂碳基镍纳米复合材料；
