N-掺杂的TiO2/C复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及N‑掺杂的TiO2/C复合材料及其制备方法与应用，在碱性条件下，研究N掺杂的生物质炭‑TiO2复合纳米颗粒作为氧还原反应的电催化剂。首先利用水热法将碳材料和TiO2一步结合，然后通过高温处理改变TiO2的晶型和分散程度，显著提高了其催化能力，温度为900度时活性最高，其起始电位为0.95V vs.RHE，X射线衍射显示其晶型为锐钛矿和金红石的混合晶体，其氧还原活性最高其已经超越了Pd/C，它还表现出优良的稳定性，这表明它是一个有前途的碱性燃料电池催化剂材料。

N-doped titanium dioxide/C composites and their preparation methods and Applications

The invention relates to N doped titanium dioxide/C composite material and its preparation method and application. Under alkaline conditions, N doped biomass carbon-titanium dioxide composite nanoparticles are studied as electrocatalysts for oxygen reduction reaction. Firstly, carbon material and titanium dioxide are combined by hydrothermal method in one step. Then, the crystalline form and dispersion degree of titanium dioxide are changed by high temperature treatment. The catalytic activity of titanium dioxide is remarkably improved. Its initial potential is 0.95V vs.RHE at 900 degrees. X-ray diffraction shows that its crystalline form is a mixture of anatase and rutile, and its oxygen reduction activity is the highest, which has surpassed Pd/C. It also shows that the catalytic activity of titanium dioxide is the highest. The excellent stability shows that it is a promising catalyst material for alkaline fuel cell.

【技术实现步骤摘要】
N-掺杂的TiO2/C复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及N-掺杂的TiO2/C复合材料制备方法及其应用，属于燃料电池

技术介绍
氧还原(ORR)作为燃料电池的阴极反应是目前燃料电池研究领域的一个重要内容，Grove在1839年用铂作为ORR的催化剂制备了最早的氢氧燃料电池。近年来，随着对清洁能源需求的不断增加，燃料电池的技术研究推动ORR的研究，尤其是ORR催化剂的研究。在ORR的催化剂中，以铂为主贵金属的催化剂被认为是最活跃的催化剂。然而Pt的稀有性和高成本，限制了Pt基电催化剂的大规模应用。因此，开发低铂或无铂ORR催化剂是相当急迫的一个问题。据报道，碱性介质对ORR的动力学有一定的好处。近年来，氮掺杂碳材料被报道具有改善电子迁移能力和促进催化剂相互支持作用的能力，极大地促进了催化剂的活性和稳定性，例如(Co、Fe、Mn等)和氮共掺杂的石墨烯碳材料的氧还原被广泛报道。(参见：ReungruthaiSirirak，BenjapornJarulertwathana1，ViratcharaLaokawee，WarapaSusingrat，ThapaneeSarakon本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N‑掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，该复合材料的微观结构为掺杂N元素的碳材料与TiO2紧密复合的纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，该复合材料的微观结构为掺杂N元素的碳材料与TiO2紧密复合的纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，所述的纳米颗粒粒径为2-30nm。3.根据权利要求1所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，N元素的掺杂量为10-30％，以复合材料的质量百分比计；优选的，TiO2与C的质量比为1：(0.5-5)。4.根据权利要求1所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料中，所述的TiO2为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿相和金红石相的混晶。5.根据权利要求1所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料在0.1molNaOH饱和氧气溶液中扫描循环伏安曲线，扫描速率5mvs-1，出现的氧还原峰为0.67-0.82V，峰电流密度为1.6-2.1mAcm-2。6.根据权利要求1所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料，其特征在于，所述的N-掺杂的TiO2/C复合材料在0.1molNaOH饱和氧气溶液中测试计时电流法曲线(CA)，电位为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文鹏，张浩权，刘慧玲，赵红霞，杜登学，韩鑫，徐树正，于沛沛，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37