The invention belongs to the technical field of battery catalyst, and discloses a nitrogen-doped 3D porous carbon material modified by carbon nanoparticles and its preparation and application. Methods: 1) Eucalyptus was hydrothermally carbonized in water in a hydrothermal reactor to obtain hydrothermally carbonized pretreated Eucalyptus; the temperature of hydrothermal carbonization was 150-200 C; 2) Eucalyptus was carbonized in ammonia atmosphere to obtain nitrogen-doped 3-D porous carbon material modified by carbon nanoparticles; the temperature of carbonization treatment was 900-1100 C. The method of the invention is simple and low in cost, and the porous carbon material prepared has excellent catalytic activity. The porous carbon material is used as an oxygen reduction catalyst to catalyze the cathodic oxygen reduction reaction in a fuel cell.
【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料及其制备与应用
本专利技术属于电池催化剂
，具体涉及一种水热预处理桉木制备碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料及其方法。所述碳材料作为催化剂，特别是氧还原催化剂，电催化燃料电池中的阴极氧还原反应。
技术介绍
近年来，环境污染和化石燃料短缺已经严重制约世界经济的发展和生态环境的稳定。绿色能源的发展在解决这些问题中将会发挥关键作用。以生物质等可再生化合物为原料制备化学器件用来捕获及储存这些能源是该过程中至关重要的一步。碳材料由于具有表面积大、质量轻、导电性好和热/化学稳定性高等优点，被认为是超级电容器和可再充电电池等化学器件最重要的电极材料。相对于其他结构的碳材料，3D碳纳米材料具有相互连接的结构，不仅可以缩短离子在碳材料的运输距离，而且还提供了一个连续快速电子传输的途径。另外，结构互连性保证了3D碳纳米材料具有更高的电导率和更好的机械稳定性。因此，不同形式的3D碳纳米材料(如碳纳米管网络、石墨烯凝胶、石墨烯泡沫和3DCNF等)的设计制造及应用被人们广泛研究。然而，这些3D碳纳米材料大多采用自下而上的方法从小分子化合物制备...
【技术保护点】
1.一种碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)在水热反应釜中，将桉木在水中进行水热碳化处理，获得水热碳化预处理桉木；水热碳化处理的温度为150～200℃；(2)将水热碳化预处理桉木在氨气的氛围中进行碳化处理，获得碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料；所述碳化处理的温度为900～1100℃。
【技术特征摘要】
1.一种碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)在水热反应釜中，将桉木在水中进行水热碳化处理，获得水热碳化预处理桉木；水热碳化处理的温度为150～200℃；(2)将水热碳化预处理桉木在氨气的氛围中进行碳化处理，获得碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料；所述碳化处理的温度为900～1100℃。2.根据权利要求1所述碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述水热碳化处理的时间为8～24h；所述桉木与水的质量体积比为(1～5)g：50mL。3.根据权利要求1所述碳纳米颗粒修饰的氮掺杂3D多孔碳材料的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭新文，张磊，钟林新，吴嘉敏，徐勇康，孙润仓，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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