纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，涉及纳米复合材料合成技术领域。包括以下步骤：‑采用甲醇、乙醇、乙腈等一种或几种的混合溶液作为碳源，加入氯化钴搅拌使其溶解，然后加入一定量金属钠，待反应完全后作为前驱体；二将前驱体置于微波反应器中，设置一定的升温速率、压力、反应温度和时间，进行微波反应得到材料；三将微波反应后的材料进行洗涤和干燥；四干燥后材料在氩气气氛中高温焙烧，自然降温即可得纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料。本方法具有反应速度快、反应温度低、绿色环保、省时高效等优点。经测试该材料具有高效的电催化氧还原性能，在未来燃料电池阴极中具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及纳米材料合成
，具体指一种基于微波技术制备纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法及其在电催化氧还原中的应用。
技术介绍
燃料电池作为一种新型的将化学能转化为电能的装置，近年来得到了广泛的关注和快速的发展。其中，阴极的氧气还原反应动力学过程缓慢，是燃料电池系统的控速步骤。商业化铂/碳(Pt/C)催化剂虽然催化活性较高，但是，贵金属Pt资源稀缺，价格昂贵，且稳定性和耐甲醇能力较差，严重阻碍了燃料电池的大规模应用。因此，设计开发廉价高效的非Pt催化剂具有重要意义。碳纳米管具有导电性好，表面可调节性强、化学性质稳定等优点，因此在电催化氧还原方面已有一定的应用。但是，碳纳米管表面催化活性位点少，纳米金属钴颗粒的负载和氮原子的掺杂可以改变碳纳米管表面的电子结构，有效提高碳纳米管的催化活性。目前，制备钴/氮掺杂碳纳米管一般采用高温气相沉积和热裂解等方法。高温气相沉积法一般以甲烷、乙烷、乙烯等气体为碳源，在金属钴催化下，高温生长碳纳米管。但是，如果实现氮的掺杂，一般需要后期再用含氮气体(如氨气等)处理，步骤较为复杂，且氮的掺杂率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.前驱体制备：将小分子有机溶剂置于微波反应管中；加入钴盐，搅拌使其溶解；然后加入金属钠，待反应完成后所得凝胶状材料作为前驱体；B.微波反应：将所述前驱体置于微波反应器中，设定反应温度、升温速率、反应时间及降温时间进行微波反应；C.将所述微波反应所得材料中加入乙醇，反应剩余的金属钠，经过滤后，用3M盐酸和去离子水分别洗涤、过滤所述中间体直至滤液呈中性，收集并干燥；D.所述干燥后材料在氩气气氛下进行高温焙烧，自然降温后即得到纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A.前驱体制备：将小分子有机溶剂置于微波反应管中；加入钴盐，搅拌使其溶解；然后加入金属钠，待反应完成后所得凝胶状材料作为前驱体；B.微波反应：将所述前驱体置于微波反应器中，设定反应温度、升温速率、反应时间及降温时间进行微波反应；C.将所述微波反应所得材料中加入乙醇，反应剩余的金属钠，经过滤后，用3M盐酸和去离子水分别洗涤、过滤所述中间体直至滤液呈中性，收集并干燥；D.所述干燥后材料在氩气气氛下进行高温焙烧，自然降温后即得到纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料。2.根据权利要求1所述的纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述小分子有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲苯、四氯化碳、二甲亚砜常见的实验室溶剂中的一种或几种混合溶液。3.根据权利要求1所述的纳米钴/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴盐为氯化钴、乙酸钴、乙酰丙酮钴、硝酸钴、硫酸钴常见的钴盐中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的纳米钴/...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘肖燕，田悦，曹晓庆，张蝶青，李和兴，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31