一种氮掺杂多孔纳米碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氮掺杂多孔纳米碳材料及其制备方法和应用，该制备方法是通过使用含碳糖经反应釜制得纳米碳材料后，再将碳材料经碱性溶液造孔，最后进一步与氮源溶液混合，在惰性气体的保护下经过热处理得到高产、高效的氮掺杂多孔纳米碳材料。本发明专利技术的制备方法工艺简单、设备投入少、成本低，适合规模化生产，所制备的氮掺杂多孔纳米碳材料具有大的比表面积，优异的导电性，可以应用于析氧和氧还原反应，并能表现出优越的双功能电催化性能，运用该双功能电催化剂制备的锌‑空气电池具有高的开路电压和大的功率密度、小的放电电压间隙和的稳定的放充电性能。

A Nitrogen Doped Porous Carbon Nanomaterial and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂多孔纳米碳材料及其制备方法和应用
本专利技术属于能源环境与纳米材料
，具体涉及一种氮掺杂多孔纳米碳材料及其制备方法和应用。
技术介绍
在当今能源短缺与环境污染日益突出的大背景下，发展清洁可持续的电化学能源转化技术是目前人们应对这些问题的重要措施。金属-空气电池是一类以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等为燃料，与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能的特殊燃料电池，它具有良好的可持续能量转换能力，且比能量高、价格便宜以及性能稳定。但金属-空气电池的性能主要是依赖氧还原（ORR）和氧析出反应（OER）的活性和稳定性，因此，探索和发展性能优异、价格低廉、具有持久ORR和OER双功能的电极材料（电催化剂）非常有利于推动电化学能源转化技术的商业应用。电催化剂作为电极界面反应以及电子传输的重要场所，能显著地影响电化学能源转换技术的稳定性和效率。其中贵金属铂Pt、钌Ru和铱Ir被认为是性能较好的ORR和OER催化剂，然而贵金属颗粒对电池中的甲醇燃料和一氧化碳产物等比较敏感，接触后易失活，且这些贵金属比较稀缺、存在较少，价格昂贵，这些性质会在很大程度上限制燃料电池和金属-空气电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂多孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂多孔纳米碳材料的制备方法包括以下步骤：（1）将含碳糖与去离子水按照1:1～1:4的质量比均匀混合后得到糖溶液；（2）将步骤（1）的糖溶液加入至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，然后冷却过滤，再用去离子水洗涤产物并干燥后得到纳米碳材料；（3）将步骤（2）的纳米碳材料与碱性溶液均匀混合后放置在管式炉中，在惰性气体保护下升温至600～1000℃并保温1～5 h，冷却后得到多孔纳米碳材料；（4）将步骤（3）的多孔纳米碳材料与氮源溶液均匀混合，加入0.05～0.5mol/L的三羟甲基氨基甲烷溶液室温混匀后放置在管式炉中，在惰性气体保护下升...

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂多孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂多孔纳米碳材料的制备方法包括以下步骤：（1）将含碳糖与去离子水按照1:1～1:4的质量比均匀混合后得到糖溶液；（2）将步骤（1）的糖溶液加入至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，然后冷却过滤，再用去离子水洗涤产物并干燥后得到纳米碳材料；（3）将步骤（2）的纳米碳材料与碱性溶液均匀混合后放置在管式炉中，在惰性气体保护下升温至600～1000℃并保温1～5h，冷却后得到多孔纳米碳材料；（4）将步骤（3）的多孔纳米碳材料与氮源溶液均匀混合，加入0.05～0.5mol/L的三羟甲基氨基甲烷溶液室温混匀后放置在管式炉中，在惰性气体保护下升温至600～1000℃并保温2h，冷却后得到氮掺杂多孔纳米碳材料。2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中含碳糖为葡萄糖、蔗糖、果糖和麦芽糖中的至少一种。3.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔纳米碳材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗玲博，王磊，吴伟翠，陈新，张文君，贾肖飞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37