一种氮磷共掺杂多孔碳催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮磷共掺杂多孔碳催化剂的制备方法及其应用，属于燃料电池阴极氧还原催化剂领域。本发明专利技术采用原位掺杂法引入氮和磷，通过调控氮磷前躯体的含量改变氮磷掺杂量，另外，采用硬模板法来制备氮磷共掺杂多孔碳，可通过调控硬模板来实现多孔碳的孔径可控。本发明专利技术所述方法为：制备苯胺单体、磷前驱体、硅基硬模板、非贵金属盐的前期聚合物；将前期聚合物煅烧得到固体；固体经过刻蚀、清洗、干燥后得到本发明专利技术所述的碳材料。更重要的是，所制备的氮磷共掺杂多孔碳材料在酸性条件下具有良好的氧还原电催化性能，具有很大应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉属于燃料电池阴极氧还原催化剂领域，具体涉及一种磷氮共掺杂多孔碳催化剂及其制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种把燃料的化学能高效且环境友好地直接转换成电能的发电装置，其具有能量转换率高；环境污染小；起动时间短；燃料多样化等优点，被誉为是继水力、火力、核能之后第四代发电技术。燃料电池阴极氧还原反应速率慢，在实际应用中必须使用催化活性很高的负载在碳材料上的Pt纳米粒子作为催化剂来提高氧还原速率。但是所用贵金属铂基催化剂价格昂贵、自然界中储量稀少、催化效率低、稳定性差，这在极大程度上限制了燃料电池的大规模商业化应用。因此，开发价格低廉、材料来源广泛、催化性能高、稳定性优良的非贵金属催化剂具有重要意义。近年来氮掺杂碳材料的研究取得了很大进展，而磷作为与氮同族的元素，二者有着相同的价电子数目，所以化学性质也相似。同时磷原子半径更大，供电子能力也更强，磷原子掺入会导致电子自旋密度不对称，所以也是掺杂型碳材料热门的杂原子。研究发现，在氮掺杂碳材料中引入第二种活性元素磷，通过调控磷原子的含量、比例等可以改善催化剂的协同效应，从而提高催化剂的活性。然而，酸性条件下磷氮共掺杂碳材料作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮磷共掺杂多孔碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将苯胺单体、磷前驱体、非贵金属盐、硅基硬模板加入到酸性溶剂中，超声0.5～1h后加入引发苯胺单体聚合的氧化剂，在0～80℃下，搅拌聚合8～24h，然后转入圆底烧饼，在80～120℃下，油浴8～24h得到前期聚合物1。(2)将前期聚合物1干燥，得到固体1，在氮气或者氩气氛围下，将固体1进行高温煅烧，具体为以1～10℃/min的速度升温至700～1000℃，在此温度下保持0.5～1h，待降到室温后，取出，得到固体2。(3)将固体2研磨，加入硅基硬模板的刻蚀剂氟化氢胺水溶液，在室温下搅拌12～48h，水洗、离心、在40～80℃下干燥12～48...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，张俏，张小玲，倪梅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11