The invention discloses a preparation method of electrode materials, a nitrogen doped carbon nano film coated Co nanoparticles porous nanostructured carbon materials. The cyanamide (CN2H2) and cobalt nitrate hydrate (six Co (NO3) 2.6H2O) mixing solid solid reaction, prepared a leavening precursor, then the precursor of high temperature carbonization, get the final electrode catalytic materials. Cyanamide is both a carbon source and a nitrogen source. The invention has the advantages that the gas produced from the decomposition of cyanamide in the reaction gas as template to reconstruct 3D porous carbon structure, the three-dimensional structure and promote the transmission efficiency of the proton and the electron, graphitized carbon enhances the conductivity. The preparation method and preparation process are simple, and the preparation process of the electrode has potential application value. The nitrogen doped carbon materials, carbon nano sheet coated Co nanoparticles porous nanostructures were prepared as catalytic electrode glucose fuel cell cathode and anode, cathode and anode electrode to catalyze the reaction, so the spontaneous, driven by the output power and external load.
【技术实现步骤摘要】
一种电极催化材料的制备方法及其在葡萄糖燃料电池中的应用
本专利技术属于利用一种氮参杂碳纳米片包覆Co纳米粒子的三维多孔纳米结构的电极催化材料的制备,以及在葡萄糖燃料电池中的应用。
技术介绍
最近几十年中,随着全球环境问题日益突出以及能源危机的加剧,寻找高效率、低成本、清洁的能源转换体统成为了人们的迫切需要。由于燃料电池具有能量转换效率高,反应温度低、产物低污染等优点,因而燃料电池极有可能成为解决环境、能源问题的一种途径。[2]而氧还原是燃料电池技术的核心关键,燃料电池阴极氧还原动力学缓慢,这就限制了燃料电池技术的提高。[3]铂以及铂合金是目前性能最好的氧还原催化剂,但铂金属价格昂贵,且稀缺,加上铂催化剂稳定性差,抗甲醇性能差等缺点使得燃料电池的应用进一步受到了限制,这就需要研究出价格低廉的高活性非贵金属或非金属催化剂来代替铂基催化剂。多孔碳材料具有较高的比表面积、较好的导电性、高的化学稳定性,且杂原子(例如:N,B,P,S等)掺杂纳米结构碳材料,具有突出的氧还原催化活性,尤其是氮掺杂纳米结构碳材料是其中催化活性最好的。近年来碳材料被广泛研究。最近,多孔碳基负载复合纳米结构过度金属(例如:Co,Fe,Ni等)这类材料,由于协同效应使得整体性能大弧度提高,所以这类材料极有可能代替Pt基催化剂,成为最佳商用氧还原催化剂。为了进一步提高ORR催化材料的性能,我们专利技术了一种氮参杂碳纳米片包覆Co纳米粒子的三维多孔纳米结构的电极催化材料。大量的Co纳米粒子较均一地修饰在碳纳米片表面,Co纳米粒子负载在高导电性的石墨化碳纳米片上,提高了整体材料的导电性和质荷传导率。 ...
【技术保护点】
一种电极催化材料的制备方法,所述电极催化材料为多孔氮参杂碳纳米片包覆Co纳米粒子的三维多孔纳米结构的电极催化材料,利用单氰胺作为碳和氮源,包括以下两个步骤:1)前驱体材料的制备;将2.37g的Co(NO3)2.6H2O和1.15g的CH2N2碾磨10min, 使其充分混合均匀,再将碾磨后所得的粘稠液倒入烧杯中加热至120°C反应5小时;将所得的蓬松固体碾磨成粉末样品待用;2)Co/N‑MC‑750材料的制备;将上述所得的前驱体粉末固体至于管式炉中,惰性气体氛围下高温碳化;将蓬松的黑色固体碾磨成粉末,制备成粉末样。
【技术特征摘要】
1.一种电极催化材料的制备方法,所述电极催化材料为多孔氮参杂碳纳米片包覆Co纳米粒子的三维多孔纳米结构的电极催化材料,利用单氰胺作为碳和氮源,包括以下两个步骤:1)前驱体材料的制备;将2.37g的Co(NO3)2.6H2O和1.15g的CH2N2碾磨10min,使其充分混合均匀,再将碾磨后所得的粘稠液倒入烧杯中加热至120°C反应5小时;将所得的蓬松固体碾磨成粉末样品待用;2)Co/N-MC-750材料的制备;将上述所得的前驱体粉末固体至于管式炉中,惰性气体氛围下高温碳化;将蓬松的黑色固体碾磨成粉末,制备成粉末样。2.根据权利要求1所述的一种电极催化材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中采用的是固态的CN2H2,Co(NO3)2.6H2O与CN2H2质量分数分别为99.9%、95%。3.根据权利要求1所述的一种电极催化材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中Co(NO3)2.6H2O与C...
【专利技术属性】
技术研发人员:次素琴,刘良贞,温珍海,
申请(专利权)人:南昌航空大学,
类型:发明
国别省市:江西,36
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