一种氮掺杂的孔状碳纳米片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种氮掺杂的孔状碳纳米片，该碳纳米片富含微孔和介孔结构，且氮掺杂量高。本发明专利技术还公开了此碳纳米片的制备方法：利用g‑C3N4作为模板和氮源，以葡萄糖的水热产物为碳源，通过高温煅烧而成。本发明专利技术提供的碳纳米片具有形貌可控，丰富的孔结构，大的比表面积以及高氮掺杂含量的特点，在实际应用中具有重要意义。同时本发明专利技术还公开了富含孔结构且具有高氮掺杂量的碳纳米片作为非金属催化剂用于电催化氧气还原反应。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及纳米材料的制备领域。更具体地，涉及一种氮掺杂的孔状碳纳米片及其制备方法和应用。

技术介绍

金属-空气电池和燃料电池在能源转换方面具有很优越的应用前景。但内部的氧气还原反应速率过缓，需要贵金属Pt等作为催化剂，这使得这些电池的制备成本昂贵；同时贵金属颗粒对电池中的CO和甲醇等敏感，接触则急速失活；这些因素在很大程度上限制了它们的大规模生产和应用。目前人们发现非金属的碳纳米材料在电催化氧气还原反应中具有很好的活性，同时它们对CO和甲醇不敏感。再者，它们来源广泛且价格低廉，这使得它们在电催化氧气还原方面有取代贵金属Pt的趋势。但是对于氧气还原反应中的起始电压和半波电位来说，这些非金属碳纳米材料仍显不足。为提高其活性，引入氮掺杂和孔结构成为一种有效途径。其中氮掺杂作为活性位点，孔结构作为物质传输通道。因此在制备非金属碳纳米材料的过程中需要含氮前驱物和模板的共同参与，这会使得氮掺杂含量较低，同时模板的制备和去除也使得合成过程繁琐或涉及有毒试剂。
因此，通过设计简单便捷的方法来制备具有具有高催化活性的非金属碳纳米催化剂在实际应用中具有重要意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂的孔状碳纳米片，其特征在于，所述碳纳米片是以g‑C3N4为模板和氮源所得；所述碳纳米片富含微孔和介孔。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的孔状碳纳米片，其特征在于，所述碳纳米片是以g-C3N4为模板和氮源所得；所述碳纳米片富含微孔和介孔。
2.根据权利要求1所述的氮掺杂的孔状碳纳米片，其特征在于，所述碳
纳米片的厚度为0.8-10nm。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂的孔状碳纳米片，其特征在于，所述碳
纳米片的比表面积为300-1100m2g-1；所述碳纳米片的氮掺杂量为原子百分含
量6％以上。
4.如权利要求1-3任一项所述的氮掺杂的孔状碳纳米片的制备方法，其
特征在于，包括如下步骤：
1)制备具有孔状结构的g-C3N4；
2)将步骤1)所得g-C3N4加入葡萄糖水溶液中，分散后得悬浮液，将悬
浮液进行水热反应，得到包裹有碳化物的g-C3N4；
3)将步骤2)所得包裹有碳化物的g-C3N4进行煅烧，得到氮掺杂的孔状
碳纳米片。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述制
备是指利用热聚合的方式将氮碳化合物聚合得到孔状结构的聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁锐，余慧军，尚露，吴骊珠，佟振合，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11