一种钴氮掺杂分级多孔催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种钴氮掺杂分级多孔催化材料及其制备方法和应用，首先使用1‑乙烯基咪唑在偶氮二异丁腈作为引发剂的条件下聚合制备聚乙烯基咪唑；随后将聚乙烯基咪唑加入含有硝酸锌、硝酸钴的甲醇溶液搅拌；将混合均匀的溶液转入反应釜中进行水热处理，经离心、洗涤、烘干制备前驱体；将前驱体粉末在保护气氛下恒温热处理得到钴氮掺杂分级多孔碳材料。利用该方法制得的催化剂具有大量微孔、介孔和大孔，具有良好的传质效率，表现出优异的氧还原和氧析出性能，可作为催化材料应用于多种能源转换装置。本材料制备方法简单，催化性能高效，适合大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种钴氮掺杂分级多孔催化材料及其制备方法和应用
本专利技术属于新能源材料领域，具体涉及一种钴氮掺杂分级多孔催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
当前，全球范围内的能源短缺和环境污染迫使我们必须大力发展清洁能源，实现化石能源体系向低碳能源体系转型。以燃料电池、金属-空气电池为代表的绿色化学电源受到了人们的广泛关注。但燃料电池阴极发生的氧还原反应及可充放金属-空气电池空气电极侧发生的氧还原及氧析出反应的动力学速率较为缓慢，通常使用昂贵的贵金属材料才能使反应快速进行，这必然会使电池的成本处于较高水平。因此开发低成本、高性能的非贵金属催化剂以摆脱对贵金属的依赖是具有重要实用价值的研究方向。众所周知，铁氮碳材料和钴氮碳材料被认为是未来有希望取代贵金属催化剂的廉价催化材料，除了对其活性位点研究外，催化材料的纳米结构也是一个很重要的研究领域。材料中的微孔能够提高比表面积，使活性位点得到一定程度暴露。介孔则能提供反应物质的传输通道，而大孔则能满足大电流条件下的高传质要求。只有微孔、介孔、大孔的分级合理分布才能保证气、液、固三相界面上的快速传质，使电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴氮掺杂分级多孔催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1）将六水合硝酸锌与六水合硝酸钴溶解于无水甲醇中，获得溶液A，备用；/n2）将偶氮二异丁腈溶解于1-乙烯基咪唑中，在保护气体保护下于30-80℃下聚合5-60分钟，获得溶液B；/n3）将溶液A和溶液B混合搅拌1-20分钟后转移至反应釜中，在40-100℃下进行水热处理12-36小时，然后洗涤干燥；/n4）将步骤3）的干燥产物在保护气体保护下于800-1000℃煅烧1-3小时，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种钴氮掺杂分级多孔催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将六水合硝酸锌与六水合硝酸钴溶解于无水甲醇中，获得溶液A，备用；
2）将偶氮二异丁腈溶解于1-乙烯基咪唑中，在保护气体保护下于30-80℃下聚合5-60分钟，获得溶液B；
3）将溶液A和溶液B混合搅拌1-20分钟后转移至反应釜中，在40-100℃下进行水热处理12-36小时，然后洗涤干燥；
4）将步骤3）的干燥产物在保护气体保护下于800-1000℃煅烧1-3小时，即得。


2.如权利要求1所述的一种钴氮掺杂分级多孔催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，六水合硝酸锌与六水合硝酸钴的摩尔比为5-35：1。


3.如权利要求1所述的一种钴氮掺杂分级多孔催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，偶氮二异丁腈与1-乙烯基咪唑的质量比为1：50-100。


4.如权利要求1所述的一种钴氮掺杂分级多孔催化材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐明，唐浩林，孟子寒，吴佳为，龚聪文，
申请(专利权)人：广东省武理工氢能产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44