锌基双金属-氮掺碳材料的制备方法及其应用于电极催化剂技术

本发明专利技术属于杂化材料制备技术领域，涉及一种锌基双金属‑氮掺碳材料的制备方法，包括：将金属氯化物、氯化锌和碳源分子溶解于水中形成混合溶液，金属氯化物：氯化锌：碳源分子的质量比为5～15:5～15:1；以三聚氰胺泡沫为骨架和氮源，将其充分浸泡，取出干燥，得前驱体；前驱体在惰性气体氛围中以5～10℃/min的升温速率升温至800～1000℃退火1～2h，冷却室温，得碳化产物；粉碎后经酸、水、醇洗和干燥，即得。本发明专利技术以三聚氰胺泡沫为骨架和氮源有利于杂原子的均匀掺杂和比表面积的提高，氯化锌辅助退火可以对碳基材料造孔和锌掺杂，有利于碳基材料比表面积和锌‑氮活性位点密度的协同提升。与商业化Pt/C相比，所制材料具有更高的ORR电催化活性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
锌基双金属-氮掺碳材料的制备方法及其应用于电极催化剂
本专利技术属于杂化材料制备
，涉及杂原子掺杂，尤其涉及一种锌基双金属-氮掺碳材料的制备方法及其应用于电极催化剂。
技术介绍
金属-空气电池、氢/醇燃料电池因其具有能量密度高、绿色环保、安全性好等优点，成为能量储存与转换领域的研究热点。这类电池在放电过程中，空气电极一侧会发生4电子氧还原反应（ORR），由于受到缓慢反应动力学限制，会产生很高的过电位，从而降低电池的能量转换效率和循环寿命，阻碍此类电池的商业化应用进程。因此，需要开发高效、稳定的ORR电催化剂来提高电池的运行效率和寿命。Pt基贵金属催化剂在酸性和碱性条件下都具有优异的ORR电催化活性，但是其储量稀少、价格昂贵且稳定性较差，不利于规模化应用。因此，开发高效稳定、价格低廉的非贵金属电催化剂是目前ORR电催化剂的发展趋势。其中金属-氮掺杂碳材料因其类Pt活性位点多（如吡啶-氮、石墨-氮、金属-氮等）、比表面积大、孔结构丰富、稳定性好等优点，成为酸性或碱性条件下最有望代替Pt基贵金属的ORR电催化剂（Science2016,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌基双金属-氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：/n（a）将金属氯化物、氯化锌和碳源分子溶解于水中形成混合溶液，所述碳源分子溶于水中的浓度为1～5 wt.%，其中，所述金属氯化物：氯化锌：碳源分子的质量比为5～15:5～15:1；/n（b）以三聚氰胺泡沫为骨架和氮源，将其充分浸泡于上述混合溶液中，取出干燥，得到双金属离子和碳源分子包覆的三聚氰胺泡沫前驱体；/n（c）将所述前驱体在惰性气体氛围中以5～10℃/min的升温速率升温至800～1000℃退火1～2h，冷却至室温，得碳化产物；/n（d）将碳化产物粉碎，经酸、水、醇洗和干燥，得到锌基双金属-氮掺杂碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锌基双金属-氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（a）将金属氯化物、氯化锌和碳源分子溶解于水中形成混合溶液，所述碳源分子溶于水中的浓度为1～5wt.%，其中，所述金属氯化物：氯化锌：碳源分子的质量比为5～15:5～15:1；
（b）以三聚氰胺泡沫为骨架和氮源，将其充分浸泡于上述混合溶液中，取出干燥，得到双金属离子和碳源分子包覆的三聚氰胺泡沫前驱体；
（c）将所述前驱体在惰性气体氛围中以5～10℃/min的升温速率升温至800～1000℃退火1～2h，冷却至室温，得碳化产物；
（d）将碳化产物粉碎，经酸、水、醇洗和干燥，得到锌基双金属-氮掺杂碳材料。


2.根据权利要求1所述锌基双金属-氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（a）中所述金属氯化物：氯化锌：碳源分子的质量比为10:10:1。


3.根据权利要求1所述锌基双金属-氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（a）中所述碳源分子是溶于水的糖类、有机羧酸类、聚醇类或表面活性剂；所述金属氯化物为铁盐、钴盐、镍盐或锰盐，优选六水合氯化铁或无水氯化铁。


4.根据权利要求3所述锌基双金属-氮掺杂碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（a）中所述糖类为葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖，优选葡萄糖；所述有机羧酸类为柠...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨石榴，刘鑫河，代晨晨，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32