一种氧还原钴@氮掺杂石墨晶纳米带-科琴炭黑复合催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高性能氧还原钴@氮掺杂石墨晶纳米带‑科琴炭黑复合催化剂及其制备方法和应用，该催化剂由单质钴颗粒镶嵌在氮掺杂碳材料中构成；所述氮掺杂碳材料由氮掺杂石墨晶纳米带与氮掺杂科琴炭黑原位复合构成；其制备方法是将钴盐、含氮有机小分子化合物和碳黑混合后，置于保护气氛中，进行两段焙烧处理，即得；该催化剂制备工艺简单、操作方便，成本低，有利于大规模生产；所制备的复合催化剂应用于燃料电池的氧还原过程，具有活性高和稳定性好等特点，综合性能超过了20wt％Pt/C商用催化剂，展现出良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种氧还原钴@氮掺杂石墨晶纳米带-科琴炭黑复合催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种氧还原(ORR)复合催化剂及其制备方法和应用，特别涉及一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂及其制备方法，还涉及Co@N-C-KB复合催化剂在燃料电池中的应用，属于电催化
技术背景目前在燃料电池中使用的氧还原(ORR)催化剂主要为贵金属Pt基催化剂。但是Pt基催化剂存在着储量稀少、价格昂贵、稳定性较差等缺陷，严重阻碍了燃料电池的广泛使用。开发低廉可商业化Pt基催化剂的替代品成为了燃料电池大规模推广应用的首要任务。目前一些科学工作者致力于开发过渡金属化合物与功能碳材料复合的非贵金属ORR电催化剂。这些复合催化剂利用过渡金属化合物高的电催化活性和功能碳材料高的导电性及大的比表面积，在性能上得到了一定的提高，但离实际应用还存在着一定的距离。并且过渡金属化合物大多为过渡金属氧族和氮族化合物，除了近年来报道的过渡金属单原子催化剂外(通常其制备过程对操作技能要求较高，并且其综合性能还有待提高，离实际的应用还有很长的距离)，所报道的过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂，其特征在于：由单质钴颗粒镶嵌在氮掺杂碳材料中构成；所述氮掺杂碳材料由氮掺杂石墨晶纳米带与氮掺杂科琴炭黑原位复合构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂，其特征在于：由单质钴颗粒镶嵌在氮掺杂碳材料中构成；所述氮掺杂碳材料由氮掺杂石墨晶纳米带与氮掺杂科琴炭黑原位复合构成。


2.根据权利要求1所述的一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂，其特征在于：所述高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂由以下质量百分比组分组成：
钴单质：1％–15％；
氮掺杂石墨晶纳米带：5％–39％；
氮掺杂科琴炭黑：60％–80％；
其中，
氮的质量百分比含量为1％–10％。


3.根据权利要求1或2所述的一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂，其特征在于：所述高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂由以下质量百分比组分组成：
钴单质：3％–10％；
氮掺杂石墨晶纳米带：15％–30％；
氮掺杂科琴炭黑：65％–75％；
其中，
氮的质量百分比含量为3％–7％。


4.权利要求1～3任一项所述一种高性能氧还原Co@N-C-KB复合催化剂的制备方法，其特征在于：将钴盐、含氮有机小分子化合物和碳黑混合后，置于保护气氛中，进行两段焙烧处理，即得。


5.根据权利要求4所述的一种高性能析氧Co@N-C-KB复合催化剂的制备方法，其特征在于：
所述钴盐为水溶性钴盐；
所述含氮有机小分子化合物由尿素、三聚氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东，苏侃达，张志良，龙炫达，刘灿辉，郭江南，李俊华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43