一种金属呈原子级分散的金属‑氮碳材料、其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种金属呈原子级分散的金属‑氮碳材料前驱体，其中基于该金属‑氮碳材料前驱体的总重量，N含量为25‑35wt％，金属含量为0.1‑1.3wt％，其中所述金属为过渡金属或贵金属中的一种或多种。该前驱体经过金属盐的甲酰胺溶液自聚而形成。该前驱体在惰性气氛下高温焙烧后得到金属呈原子级分散的金属‑氮碳材料，其中基于该金属‑氮碳材料的总重量，N含量为4‑7wt％，金属含量为0.3‑8wt％。上述前驱体和金属‑氮碳材料都能用作电化学催化剂。本发明专利技术的制备方法简单、易操作、成本经济且原子级分散的金属氮碳材料制备效率高。

Metal nitrogen carbon material with atomic dispersion and its preparation method and Application

The present invention provides a metal precursor of metal dispersive nitrogen carbon material, based on the total weight of the precursor of the metal nitrogen carbon material, with a N content of 25 35wt% and a metal content of 0.1 1.3wt%, wherein the metal is one or more of the transition metal or the precious metal. The precursor is formed by self polymerization of formamide solution of metal salt. The precursor is roasted at high temperature in an inert atmosphere. The metal is dispersed in metal, which is based on the total weight of the metal, the N content is 4 7wt%, and the metal content is 0.3 8wt%. The precursors and metal nitrogen carbon materials can be used as electrochemical catalysts. The invention has the advantages of simple preparation method, easy operation, cost economy and high efficiency for preparing metal nitrogen carbon materials with atomic dispersion.

【技术实现步骤摘要】
一种金属呈原子级分散的金属-氮碳材料、其制备方法和用途
本专利技术属于新型材料制备领域，尤其涉及一种金属呈原子级分散的金属-氮碳材料、其制备方法及其用途。
技术介绍
原子级分散的金属氮碳复合材料，因其催化性能优异、金属组分利用率高、抗污染及失效性高等优势，被应用于能源转换的多个重要电化学反应如氧气还原反应、氧气析出反应、氢气析出反应、二氧化碳还原反应。经典的制备方法有两种：第一种是，先机械混合金属盐类与氮源、碳源，高温焙烧后，使用强酸除掉金属的聚集态颗粒，利用氮元素对于过渡金属的强配位作用，可以在酸处理过程中保留下少量原子级分散的过渡金属组分。第二种是，利用金属有机骨架碳材料(MOF)可均匀螯合过渡金属组分的特点，焙烧具有特殊元素组合及含量的MOF可在一定程度上得到金属组分原子级分散的氮碳材料。例如使用双金属ZnCo-MOF，经历高温焙烧，可利用Zn在高温下对于周围Co的篱笆效应，极大的降低了催化组分Co的游移性，可制得单原子Co-N-C的复合材料，该复合材料在氧气还原反应的催化中表现优秀，与贵金属Pt碳催化剂输出同样的性能。总体而言，第一种制备方法获得原子级分散的金属氮碳复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属呈原子级分散的金属‑氮碳材料前驱体，其特征在于，其中基于该金属‑氮碳材料前驱体的总重量，N含量为25‑35wt％，金属含量为0.1‑1.3wt％，其中所述金属为过渡金属或贵金属中的一种或多种。

【技术特征摘要】
2017.12.04 CN 20171126227711.一种金属呈原子级分散的金属-氮碳材料前驱体，其特征在于，其中基于该金属-氮碳材料前驱体的总重量，N含量为25-35wt％，金属含量为0.1-1.3wt％，其中所述金属为过渡金属或贵金属中的一种或多种。2.一种金属呈原子级分散的金属-氮碳材料前驱体的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：A、将金属盐溶解于甲酰胺中，制备金属盐的甲酰胺溶液，其中所述金属为过渡金属或贵金属中的一种或多种；B、使金属盐的甲酰胺溶液在120-300℃下反应0.5到49小时，使得其中的甲酰胺发生自聚合，反应后进行固液分离，得到金属呈原子级分散的金属-氮碳材料前驱体。3.一种金属呈原子级分散的金属-氮碳材料，其特征在于，其中基于该金属-氮碳材料的总重量，N含量为4-7wt％，金属含量为0.3-8wt％；优选地，金属含量为5-8wt％，其中所述金属为过渡金属或贵金属中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的金属-氮碳材料，其特征在于，所述金属-氮碳材料除金属元素和氮元素之外，余量基本上为碳。5.根据权利要求3所述的金属-氮碳材料，其特征在于，所述氮碳材料为甲酰胺自聚物在惰性气氛下在500-1000...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓明，贾茵，张国新，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11