一种氮掺杂碳纳米材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂碳纳米材料、其制备方法及其应用于制备燃料电池阴极材料。所述氮掺杂碳纳米材料包括含氮杂环化合物以及碳纳米材料，其中氮的质量含量在2%至10.4%之间。其制备方法包括以下步骤：（1）将表面活化的碳纳米材料与含氮络合物，按照质量比例1:1至1:5均匀混合，得到前驱体混合物；（2）将步骤（1）中获得的前驱体混合物在保护气体环境下，升温至800℃至1000℃，煅烧2小时至10小时。本发明专利技术提供的氮掺杂碳纳米材料表现出了较好的氧还原催化性能，本发明专利技术提供的制备方法能应用于多种碳纳米材料，适应性好，整个制备过程简单易操作，适宜成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳纳米材料、其制备方法及应用
本专利技术属于碳纳米材料领域，更具体地，涉及一种氮掺杂碳纳米材料、其制备方法及应用。
技术介绍
碳材料在地壳中的分布非常广，在能源与材料领域占有着非常重要的地位。碳纳米材料具有高的导电性能，高表面积，密度小，制备简单等优点。在燃料电池、锂离子电池和超级电容器等方面都具有较好的应用前景。但是，碳纳米材料由于自身全部为碳原子组成，活性位点少，因此，作为燃料电池阴极氧还原催化剂活性较低。增加活性位点的方式有很多，最常见的是通过氮的掺杂，将碳纳米材料结构中的苯环部分转变为吡啶环或者其他含氮杂环。由于氮原子的引入，使得碳纳米材料的活性位点相对增多，从而作为燃料电池阴极催化剂，能够表现出较高的氧还原催化活性。目前，氮掺杂碳纳米材料的制备方法有很多，比如碳纳米材料与尿素、乙腈等小分子含氮化合物进行混合并在高温下煅烧进行氮掺杂，这些小分子化合物的分解温度比较低，当温度达到相应的掺杂温度时，含氮小分子的分解产物所剩无几，使得在高温下氮源量非常少，难以起到好的掺杂作用，限制了材料的燃料电池氧还原活性，要想实现较高的氮的掺杂量就必须将小分子与碳纳米材料密封在狭小的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂碳纳米材料，其特征在于，包括含氮杂环化合物以及碳纳米材料，其中氮的质量含量在2%至10.4%之间。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳纳米材料，其特征在于，包括含氮杂环化合物以及碳纳米材料，其中氮的质量含量在2％至10.4％之间；所述含氮杂环化合物中氮的存在方式为吡啶氮、吡咯氮和石墨化氮；所述碳纳米材料为碳纳米管、VulcanXC-72、氧化石墨烯或Ketjen；所述含氮杂环化合物为乙二胺四乙酸或乙二胺。2.如权利要求1所述的氮掺杂碳纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将表面活化的碳纳米材料与含氮络合物，按照质量比例1:1至1:5均匀混合，得到前驱体混合物；(2)将步骤(1)中获得的前驱体混合物在保护气体环境下，升温至800℃至1000℃，煅烧2小时至10小时。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的升温速度为2℃/分钟至20℃/分钟。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的升温速度为5℃/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王得丽，王杰，刘素芬，何欢，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42