碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种碳-氮包覆磁性氧化物纳米复合材料，是将含氮材料和含碳材料、磁性氧化物纳米粒子混合均匀后，先在120～200℃下反应12～18h用二次去离子水和无水乙醇洗涤至中性，烘干，研磨，然后通过石墨化处理，形成的碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的核壳结构的复合材料，其比表面积大，活性高，而且表面掺杂的N原子可以起到固定催化剂活性位的作用，能与包覆的磁性氧化物纳米颗粒间存在协同作用共同促进电极催化反应，从而提高了催化剂的催化性能。实验表明，碳-氮包覆的其它磁性氧化物纳米粒子催化ORR反应的性能明显优于20%Pt/C，完全可以取代昂贵的贵金属催化剂，从而为燃料电池的发展提供了更大的潜力。

【技术实现步骤摘要】
碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料及其制备和应用
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料及其制备方法；本专利技术同时还涉及该复合材料作为催化剂在制备燃料电池中的应用。
技术介绍
燃料电池是一种不经过燃烧而直接通过电化学反应方式将燃料中的化学能转化为电能的发电装置，是一种绿色能源技术，因其排放物不含氮氧化物、颗粒物质等有害气体，作为可改善环境污染和地球温室化的绿色能源，同时与以往的蓄电池和充电电池相比，可实现高效率和小型化，未来的普及和市场前景广受期待。然而，钼基催化剂是燃料电池电极的主流催化剂，高价的钼催化剂极大的增加了燃料电池装置的成本。近年来国内外对非贵金属材料的制备进行了大量的研究，研究发现高含氮量碳材料在碱性环境下对氧化剂具有很好的氧还原催化活性，因此，研究开发高含氮碳材料作为氧还原催化剂是实现燃料电池工业化的必然途径。磁性氧化物纳米粒子本身具有磁性，而氧原子也有磁性，所以在氧化还原反应过程中可以吸收更多的氧给含氮碳材料，从而进一步促进催化氧化还原反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用磁性氧化物纳米粒子的特点，提供一种具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
碳‑氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）磁性氧化物纳米粒子的制备：磁性氧化物溶于水中，加入KOH溶液，搅拌5～15min，然后在密闭条件下，于120～200℃下反应12～18 h，自然冷却后用无水乙醇和去离子水洗涤至中性，干燥，然后在空气氛围下，于200～600℃煅烧2～6 h，得到磁性氧化物纳米粒子；（2）碳‑氮包覆磁性氧化物纳米复合材料的制备：将含氮材料和含碳材料充分溶解于水中，加入磁性氧化物纳米粒子，搅拌混合均匀后，在密封条件下，于120～200℃下反应12～18 h，用二次去离子水和无水乙醇洗涤至中性，烘干，研磨，然后在氮气保护下高温碳化即得碳‑氮包覆...

【技术特征摘要】
1.碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤: (1)磁性氧化物纳米粒子的制备:磁性氧化物溶于水中，加入KOH溶液，搅拌5?15min，然后在密闭条件下，于120?200°C下反应12?18 h，自然冷却后用无水乙醇和去离子水洗涤至中性，干燥，然后在空气氛围下，于200?600°C煅烧2?6 h，得到磁性氧化物纳米粒子； (2)碳-氮包覆磁性氧化物纳米复合材料的制备:将含氮材料和含碳材料充分溶解于水中，加入磁性氧化物纳米粒子，搅拌混合均匀后，在密封条件下，于120?200°C下反应12?18 h，用二次去离子水和无水乙醇洗涤至中性，烘干，研磨，然后在氮气保护下高温碳化即得碳-氮包覆磁性氧化物纳米复合材料。2.如权利要求1所述碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述磁性氧化物为氯化钴、氯化铁、氯化亚铁、氯化锰或氯化镍。3.如权利要求1所述碳-氮包覆磁性氧化物纳米粒子的复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述磁性氧化物与KOH的质量比0.6:1?1.4:1。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣方，王凯，王辉，季山，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62