氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂、其制备方法及应用，本发明专利技术氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂，以氮掺杂碳纳米片为载体，以氧化亚铁量子点作为氧还原电催化剂颗粒。本发明专利技术选择简单易得的六水合三氯化铁为铁源，氮掺杂剂采用尿素，硫脲，三聚氰胺等高富含氮化合物，以类石墨烯碳纳米片为碳源，通过冷冻干燥和热解过程得到量子点级别的氧化铁基的氮掺杂碳纳米片，该材料具有优异的电化学氧还原性能。本发明专利技术合成：制作方法简单，成本低廉，适合工程放大和规模化制备；高氮源和过渡金属铁的共掺杂，可有效提高该材料的电催化活性，在氮掺杂碳纳米片电催化的制备领域具有重要的意义和价值。要的意义和价值。要的意义和价值。

【技术实现步骤摘要】
氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及多孔碳材料制备及电化学催化领域，具体指一种氧化亚铁量子点负载氮掺杂碳纳米片氧还原电催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]催化剂材料在多数的电化学能源转化装置中都发挥着至关重要的作用，大气中无处不在的氧气是一类常见的氧化剂，因此氧还原反应(oxygen reduction reaction，ORR)在能源设备中的应用极为广泛，如燃料电池、金属
‑
空气电池等，因此，ORR催化剂在提高燃料电池和空气电池的阴极反应性能上发挥了关键作用。目前，用于ORR的最有效电催化剂是铂(Pt)和基于铂的材料，然而，高成本、较差的耐受性和不稳定性阻碍了它们的大规模商业化应用。因此，在实际应用中，人们为开发用于ORR的高效经济的非贵金属电催化剂以替代铂基催化剂做出了很大的努力。因此，开发一种保持甚至提高电化学活性、成本低廉、易于实现、稳定性优异的高效的氧还原催化剂成为急需解决的技术问题。
[0003]金属氮化物作为一种常见的金属间隙化合物，由于自身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂，其特征在于：以氮掺杂碳纳米片为载体，以氧化亚铁量子点作为氧还原电催化剂颗粒。2.根据权利要求1所述氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂，其特征在于：氧化亚铁量子点颗粒直径为1
‑
4nm。3.根据权利要求2所述氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂，其特征在于：氧化亚铁量子点颗粒平均直径为2.5
±
0.2nm。4.根据权利要求1所述氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂，其特征在于：其氧还原性能的起始电位不低于1.06V；半波电位不低于0.94V；极限电流密度不低于5.3mA cm
‑2。5.一种权利要求1所述氮掺杂碳纳米片负载氧化亚铁量子点的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)氮掺杂碳纳米材料粗产物制备：以类石墨烯碳纳米片为碳源，以氮掺杂剂为氮源；按质量比计算，将1
‑
5份的类石墨烯碳纳米片，5
‑
10份氮掺杂剂混合，将得到的混合固体置于管式炉中在氮气气氛下进行高温活化处理，设定所述高温活化反应的反应温度为500
‑
1100℃，控制升温速率2
‑
8℃/min，反应时间为1
‑
3h；在反应完成后，将产物浸入质量百分比为3
‑
10wt.％的盐酸溶液中进行产物洗涤处理，并通过过滤收集所得固体产物，再用去离子水洗涤并干燥，得到洁净的产物；(2)氮掺杂碳纳米材料产物分散液制备：按体积比计算，将1
‑
5份的异丙醇和1
‑
5份的去离子水混合，得到混合溶液，将在所述步骤(1)中得到的产物加到混合溶液中，然后超声分散，得到产物分散液；(3)氮掺杂碳纳米片的制备：将在所述步骤(2)中得到的产物分散液用细胞破碎机进行超声处理5
‑
12h，然后以1000
‑
5000rpm的转速离心5
‑
10min，再将上层清液继续超声2
‑
5h，再以10000
‑
20000rpm离心10
‑
30min，获得所需要的固体，然后干燥得到氮掺杂碳纳米片；(4)氮掺杂碳纳米片溶液制备：将50
‑
80mg在所述步骤(3)中得到的氮掺杂碳纳米片...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，吴美莹，吴秀珍，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：