一种超薄多孔Co/Fe‑N‑C纳米复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号:16177079 阅读:32 留言:0更新日期:2017-09-09 04:27
本发明专利技术公开了一种超薄多孔Co/Fe‑N‑C纳米复合材料及其制备方法和应用,所述纳米复合材料是以氮掺杂碳为碳基底,以无机盐为模板对前驱体进行高温退火转化,所形成的在碳基底表面和内部均高度分散有单原子Co或Fe的复合材料。所述超薄多孔Co/Fe‑N‑C纳米复合材料可以作为电催化剂应用于电催化氧还原中。对于现有技术,本发明专利技术所述制备方法采用简单易行的以无机盐为模板对前驱物高温退火转化的方法,合成超薄多孔的氮掺杂碳基底上高度分散的单原子Co或Fe的复合物,所述方法工艺简单、可重复性强,通过调节配合物和无机盐的量来调节产物量,适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料及其制备方法和应用
本专利技术公开了一种超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料及其制备方法和应用,属于电催化剂材料

技术介绍
为了解决日益严重的能源消耗和环境污染问题,迫切需要探索和开发绿色、高效、可持续的能源或技术来替代传统基于化石燃料的能源供给和技术体系。金属-空气电池,可再生燃料电池,水分解设备由于具有能够同时存储和转换电能而受到广泛的关注。氧还原反应(ORR)是以上设备中一个关键的电极反应过程。然而,ORR过程受到缓慢动力学的限制。目前,最好的催化ORR的催化剂由铂类金属组成,这类材料地球储量少而且昂贵。因此,寻找廉价、高效的电催化剂在这些领域中至关重要。碳基材料因其分子结构可调,强耐酸性/碱性的独特优势,被认为是一种合适的材料来设计催化剂。当纳米材料减小尺寸到原子尺度时,由于其原子利用率得到显著提高,且具有特殊的配位环境,表现出意想不到的性质,所以对于单原子催化材料的制备和应用已经引起了研究者的广泛关注。
技术实现思路
专利技术目的:针对上述技术问题,本专利技术提供了一种超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料及其制备方法和应用本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种超薄多孔Co/Fe‑N‑C纳米复合材料,其特征在于,所述纳米复合材料是以氮掺杂碳为碳基底,以无机盐为模板对前驱体进行高温退火转化,所形成的在碳基底表面和内部均高度分散有单原子Co或Fe的复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料,其特征在于,所述纳米复合材料是以氮掺杂碳为碳基底,以无机盐为模板对前驱体进行高温退火转化,所形成的在碳基底表面和内部均高度分散有单原子Co或Fe的复合材料。2.根据权利要求1所述的超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料,其特征在于,所述碳基底为超薄多孔的氮掺杂碳,碳源为叶酸或者赖氨酸。3.根据权利要求1所述的超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料,其特征在于,所述复合材料中Co颗粒或者Fe颗粒为立方相的纳米晶。4.权利要求1-3任一项所述超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将钴或铁的无机盐、叶酸/赖氨酸、甲醇混合,以一定速率升温反应,调节pH至中性,洗涤,干燥,得到前驱体;然后与无机盐按照一定摩尔比例充分研磨后,将得到的混合物进行热处理;最后将产物洗掉无机盐,超声分散,刻蚀掉Co或Fe纳米颗粒,洗涤,干燥,即得所述超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料。5.根据权利要求4所述的超薄多孔Co/Fe-N-C纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将钴或铁的无机盐、叶酸/赖氨酸、甲醇加入反应器中,以一定速率升温至50-70℃反应,用NaOH溶液调节pH至中性,甲醇洗涤,干燥,得到前驱体;(2)将步骤(1)所得的前...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩敏赵树林包建春李梦杨敏君
申请(专利权)人:南京师范大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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