一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术首先合成Co(tzbc)2(H2O)4配合物，然后将其作为前驱体，在氩气气氛下，通过化学气相沉积（CVD）的方法，对合成的配合物进行碳化反应，自然冷却到室温即可制备得到含氮掺杂的钴基碳纳米材料。本发明专利技术制备工艺简单，仅需要CVD炉，不需要特殊气氛、压强环境即可完成含氮掺杂的钴基碳纳米材料的制备，制备的氮掺杂的钴基碳纳米材料含有石墨化的碳、钴纳米晶体和氮掺杂，同时具有电催化析氢和析氧活性与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种以三唑-钴配合物为前驱体，制备含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂的方法及其在电化学领域中的应用。属于新型材料制备和电化学领域。
技术介绍
目前，煤、石油、天然气等化石能源是当今社会上最主要的能源消耗主体，但正面临着储量减少、开采困难、生产成本高的难题。因此，为了人类的可持续发展，发展一种低成本、高成效、容易大规模生产的新能源存储和转换装置是非常重要的。水电解便是一个高效和清洁的技术，可以生成纯度高的氢气。它由两个半反应组成：阴极上的析氢反应（HER）产生H2，阳极上的析氧反应（OER）产生O2。对于HER和OER的催化剂来说，最重要的是具有高的催化活性和耐稳定性。尽管贵金属（Pt）和贵金属氧化物（RuO2和IrO2）是目前促进HER和OER最有效的催化剂，但是由于该类催化剂的昂贵和稀缺严重阻碍了其大规模应用。最近，具有纳米尺寸的、丰富的、并且成本低的过渡金属（如Fe，Co，Ni）被认为是最有希望替代贵金属并且应用于HER和OER的催化剂。不过这些非贵金属由于只是在窄的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂，其特征在于：以单核的Co(tzbc)2(H2O)4配合物作为前驱体，在无需加入N源的情况下，通过化学气相沉积法一步合成含氮掺杂的钴基碳纳米材料，具有稳定的结构形貌。

【技术特征摘要】
1.一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂，其特征在于：以单核的Co(tzbc)2(H2O)4配合物作为前驱体，在无需加入N源的情况下，通过化学气相沉积法一步合成含氮掺杂的钴基碳纳米材料，具有稳定的结构形貌。2.根据权利要求1所述的含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂，其特征在于：含有以下重量份数的组分：氮源：16-18份，碳源：42-44份，钴源：10-12份，氧源：24-26份，氢：3-5份；所述氮源、钴源、碳源来源于Co(tzbc)2(H2O)4配合物。3.一种权利要求1或2所述的含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）Co(tzbc)2(H2O)4配合物的制备：将4-(1H-1,2,4-三唑-1-基)苯甲酸和Co(NO3)2·6H2O溶于无水乙醇和H2O的混合溶剂中，在磁力搅拌器上混合均匀，接着将溶液转移到反应釜中封装好，在130oC下加热，然后取出在空气中缓慢冷却至室温；接着进行过滤，产物用乙醇洗涤得到浅橙色块状结晶；所述4-(1H-1,2,4-三唑-1-基)苯甲酸和Co(NO3)2·6H2O的质量比为0.018-0.047：0.059-0.148；（2）CVD碳化反应：将步骤(1)中得...

【专利技术属性】
技术研发人员：范修军，卫昭君，董静，杨洋，张献明，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14