一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备和应用制造技术

技术编号：17892473 阅读：49 留言：0更新日期：2018-05-10 07:16

本发明专利技术提供了一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，是先将指示剂超声溶解在水中，再在搅拌下加入过渡金属盐，室温下搅拌12~48小时，过滤，产物用水和乙醇洗涤，真空干燥，得前驱体；然后在氮气气氛中将前驱体高温碳化得多孔碳材料；最后将多孔碳材料与含磷盐混合后，在高温下进行磷化处理，得到共掺杂碳材料。本发明专利技术以指示剂为N、S、P及C源，其原料来源广泛，制备工艺简单，成本低；制备的共掺杂的碳材料中，掺杂的各元素即相互独立，又通过协同作用，大大提升了碳材料的催化活性，并表现出良好OER和HER催化活性，是一种可替代贵金属的和OER双功能催化剂。

Preparation and application of nitrogen, sulfur and phosphorus Co doped carbon materials

The invention provides a preparation method of nitrogen, sulfur and phosphorus co - doped carbon material, which first dissolves the indicator ultrasonic in water, then mixing the transition metal salt in the stirring, stirring for 12~48 hours at room temperature, filtering, washing the products with water and ethanol, drying the precursor, and then in the nitrogen atmosphere the precursor high temperature carbon Finally, the porous carbon material was mixed with phosphorus containing salt and phosphating at high temperature to obtain Co doped carbon materials. The present invention is a source of N, S, P and C, with a wide source of raw materials, simple preparation process and low cost. In the Co doped carbon materials, the doped elements are mutually independent and the catalytic activity of carbon materials is greatly enhanced and the catalytic activity of OER and HER is improved by synergistic action. It is an alternative. Precious metal and OER bifunctional catalyst.

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【技术实现步骤摘要】
一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备和应用
本专利技术涉及一种掺杂碳材料的制备，尤其涉及一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备，主要用作酸性介质中电解水析氢反应（HER）和碱性介质中电解水析氧反应（OER）。
技术介绍
当今世界越来越多的化石能源被消耗，即将面临着化石能源枯竭的危机，人们迫切需要寻找一种新的可持续能源方式代替传统能源。在开发新能源的各种方法中，电解已被认为是生产氢燃料和水分解后产氧的最有效方法之一。氢能是未来清洁能源的良好选择，不仅制氢原料价格低廉，而且燃烧对环境不会造成污染，所以，氢气的发展具有重大的潜力。电催化分解水析氧（OER）也被认为是最清洁的可循环技术之一。它的来源丰富，并且制得的产物可循环，氢气与氧气燃烧又生成水。所以我们迫切需要寻找一种新型高效的电解水析氢和析氧的催化剂，来实现可持续能源的应用。目前，贵金属Pt/C催化剂应用非常广泛，但是由于贵金属价格昂贵，资源稀少，且在实验中化学稳定性较差，限制其在生活生产中的大规模使用。因此开发一种经济并且有效的双功能电催化剂同时用于析氢反应与析氧反应仍是一个巨大的挑战。杂原子掺杂碳材料已被广泛研究。氮掺杂是一种对碳材料进行改性修饰的有效途径。掺氮碳材料不仅改变氮附近的电子云密度，使其具有良好的电子传导性，而且大大改善碳材料的表面吸附金属离子的活性位点，并且稳定金属多孔碳纳米离子，使纳米粒子均匀的镶嵌在碳纳米片中，有利于获得高分散性金属负载型催化剂。将磷引入碳材料中会使碳材料表面产生大量缺陷，这些缺陷不仅可以提高更多的活性位点，大大增加催化反应速率，而且会为碳材料提供大量的成核位点，这样就能更好的控...
一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备和应用

【技术保护点】
一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，是先将指示剂超声溶解在水中，再在搅拌下加入过渡金属盐，室温下搅拌12~48小时，过滤，产物用水和乙醇洗涤，真空干燥，得前驱体；然后在氮气气氛中将前驱体高温碳化得多孔碳材料；最后将多孔碳材料与含磷盐混合后，在高温下进行磷化处理，得到磷化碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，是先将指示剂超声溶解在水中，再在搅拌下加入过渡金属盐，室温下搅拌12~48小时，过滤，产物用水和乙醇洗涤，真空干燥，得前驱体；然后在氮气气氛中将前驱体高温碳化得多孔碳材料；最后将多孔碳材料与含磷盐混合后，在高温下进行磷化处理，得到磷化碳材料。2.如权利要求1所述一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：所述指示剂为刚果红、金橙、甲基橙、二甲酚橙、亚甲基蓝、钙指示剂、铬黑T中的一种。3.如权利要求1所述一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐为铁、钴、镍的氯化物或硝酸盐。4.如权利要求1所述一种氮、硫、磷共掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：指示剂与过渡金属盐的摩尔比为：1:1~1:15。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：童金辉，李文艳，马文梅，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62

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