The invention discloses a method for nitrogen doped carbon materials based on chemical vapor deposition preparation containing pure pyridine nitrogen, this method is the first by a chemical vapor deposition method in generating surfaces of carbon nanofibers, hydrofluoric acid corrosion process the nano carbon fiber used for nitrogen doping on nano carbon fiber corrosion after treatment that is, nitrogen doped carbon materials; the preparation method has the advantages of simple operation, low cost, suitable for mass production; the characteristics of nitrogen doped carbon materials were prepared with high nitrogen doping and doping amount controllable, and pure pyridine nitrogen structure, meet the application requirements of fuel cell.
【技术实现步骤摘要】
一种基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法
本专利技术涉及一种氮掺杂碳材料的制备方法,特别涉及一种基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,属于燃料电池催化材料
技术介绍
近年来,传统能源的迅速减少与对能源需求的日益增多给人类及社会带来了很大的挑战,新能源的开发与研究也成了很多研究者们关注的热点。燃料电池技术,作为氢能利用的有效手段,是再生能源的发电装置之一,被认为是21世纪的能源之星,具有广阔的应用前景。美国已经将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一,被美国《时代》周刊评为21世纪对人类生活具有最重大影响的十大技术之一。燃料电池虽然具有功率密度高,反应温度低,启动快,环境友好等诸多优点,然而由于其昂贵的Pt/C催化剂价格和稳定性差等技术不成熟而尚未大批量工业化生产。因此,我们亟需寻找新的催化剂,达到降低成本,并且加快反应速度、降低电极反应活化能、提高电池能量转换率的目的。上世纪60年代以来,非铂催化剂的研究就成为研究热点。从最初的Ag,Pb部分替代铂,到后来的非金属(N,B,S等)掺杂碳纳米材料。SanjeevMukerjee等人研究了二元合金Pt+Ni、Pt+Cr、Pt+Co的催化活性,研究认为,在合金化过程中,材料表面的吸附特性与电子结构发生了改变,进而表现出了较高的催化活性与稳定性。而在非金属掺杂中,N由于其独特的电子结构成为了人们的研究热点,氮掺杂碳材料中,主要表现为石墨氮、吡啶氮、吡咯氮及氧化氮四种存在形式。氮掺杂纳米碳材料的掺杂方法主要有三种:①原位掺杂,即在纳米碳材料的制备过程中直接原位掺杂氮;②后处理掺杂 ...
【技术保护点】
一种基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)通过化学气相沉积方法在基底表面生成纳米碳纤维;2)将所述纳米碳纤维采用氢氟酸腐蚀处理;3)对腐蚀处理后的纳米碳纤维进行氮掺杂,即得含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料。
【技术特征摘要】
1.一种基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)通过化学气相沉积方法在基底表面生成纳米碳纤维;2)将所述纳米碳纤维采用氢氟酸腐蚀处理;3)对腐蚀处理后的纳米碳纤维进行氮掺杂,即得含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料。2.根据权利要求1所述的基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,其特征在于:通过化学气相沉积方法在基底上生成纳米碳纤维的过程为:a)将基底表面粗糙化预处理;b)在所述基底表面负载过渡族金属盐;c)将表面负载有过渡金属盐的基底置于CVD沉积炉中,依次在保护气氛下,于300~600℃热处理;在含氢气气氛下,于300~600℃热处理;在含碳源气氛下,于500~900℃热处理,即在基底表面生成纳米碳纤维。3.根据权利要求2所述的基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,其特征在于:所述的基底为碳材料、陶瓷材料或金属材料;所述的过渡族金属盐包括镍、铁、铬的金属盐中至少一种;所述的含碳源气氛为包含甲烷、丙烯、乙炔、乙烯、丙炔中至少一种的气氛。4.根据权利要求2所述的基于化学气相沉积制备含纯吡啶氮的氮掺杂碳材料的方法,其特征在于:所述的基底表面粗糙化预处理过程为:以强酸或强碱对基底进行浸渍处理。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢志勇,孙敏,梁伊丽,尹绍峰,伍小波,邓晓婷,温俊园,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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