氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂制备及电催化应用的制作方法

文档序号:12726001阅读:来源:国知局

技术特征:

1.氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于按照以下步骤进行:

1)A、先将氧化镁与含氮配体及多酸配体混合在有机溶剂中,超声分散5~60min,25~80℃下,旋蒸后,得到白色混合物,再在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min~4h,酸洗除去硬模板,水洗至中性后,经真空干燥箱烘干后得氮掺杂的多孔碳载体;

或者,B、直接将氧化镁与含氮配体及羧酸的配体研磨混合,再在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min~4h,在25~80℃下,酸洗除去硬模板,水洗至中性后,经真空干燥箱烘干后得氮掺杂的多孔碳载体;

2)将过渡金属大环配合物溶解或分散在有机溶剂中,再与1)中制备的碳材料混合,超声5~60min,25~80℃下,旋蒸后,在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min~4h,在25~80℃下,酸洗除杂质,水洗至中性后得到担载型非贵金属电催化剂。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述氧化镁的质量分数为10~70%;含氮配体与多酸配体的质量比为3/7~7/3;氧化镁与含氮配体的质量比为3/7~7/3。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述含氮配体为三聚氰胺、邻菲罗啉、双氰胺或4.4'-联吡啶中的一种或两种以上的混合物;所述多酸配体为草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的一种或两种以上的混合酸。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)和2)中,所述有机溶剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二氯甲烷中的一种或两种以上的混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)和2)中,所述惰性气氛为氩气、氮气、氨气中的一种或两种以上的混合气。

6.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述酸洗除去硬模板的 酸为盐酸、硫酸、硝酸或高氯酸中的一种或两种以上的混合物,酸的浓度为0.1~2M。

7.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述酸洗除杂质酸为盐酸、硫酸、硝酸或高氯酸中的一种或两种以上的混合物,酸的浓度为0.1~1M。

8.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中,过渡金属大环配合物为氯化血红素、铁酞菁或维生素B12中的一种或两种以上的混合物;过渡金属大环配合物于担载型非贵金属电催化剂中的载量为10~70wt%。

9.一种权利要求1-8任一所述制备方法获得的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂。

10.根据权利要求9所述非贵金属电催化剂在氧还原反应中的应用,在氧还原反应中表现出优异的活性,可与商业Pt/C的氧还原活性相媲美,可应用燃料电池中。

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