硫氮磷硼掺杂碳材料、铂碳催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及硫氮磷硼掺杂碳材料、铂碳催化剂及其制备方法和应用。该硫氮磷硼碳掺杂碳材料的XPS分析中，在160ev～170ev之间只有噻吩型硫的特征峰。以该硫氮磷硼碳掺杂碳材料为载体的燃料电池铂碳催化剂，特别是高载铂量的铂碳催化剂，具有优异的催化性能和抗碳腐蚀能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
硫氮磷硼掺杂碳材料、铂碳催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种硫氮磷硼掺杂的碳材料和用其作载体的铂碳催化剂以及二者的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在化学领域，碳材料既是重要的载体，也是常用的催化剂。碳元素的成键方式丰富，可以通过各种方式对碳材料改性，以期获得更适合的性能。
[0003]氧还原反应(ORR)是电化学领域的关键反应，例如在燃料电池和金属空气电池中，氧还原反应是影响电池性能的主要因素。掺杂原子的碳材料可直接用作氧还原反应的催化剂。在用作氧还原催化剂时，已有文献报道在碳材料中掺入氮、磷、硼、硫、氟、氯、溴、碘等元素，其中氮与碳原子半径接近，容易进入碳晶格中，因此是最常用的掺杂元素。尽管将掺杂碳材料直接作为燃料电池催化剂的文献报道较多，并且一些研究结果展现了较好的活性，但与铂碳催化剂相比尚有较大差距，距离商业化应用还较远。一方面本领域对杂原子与碳材料的结合方式、杂原子间的相互作用以及催化机理的认识还不充分；另一方面每种杂原子与碳材料有多种结合方式，杂原子间存在多种的作用，导致掺杂多种杂原子时情况极为复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，在其XPS分析的S
2P
谱峰中，在160ev～170ev之间只有噻吩型硫的特征峰。2.按照权利要求1所述的硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，在其XPS分析的N
1s
谱峰中，在399ev～400.5ev之间的特征峰面积占390ev～410ev之间的特征峰总面积的70％以上。3.按照权利要求1所述的硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，在其XPS分析的B
1s
谱峰中，在189ev～191.5ev之间有特征峰。4.按照权利要求1所述的硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，其为硫氮磷硼掺杂石墨烯、硫氮磷硼掺杂碳纳米管或硫氮磷硼掺杂导电炭黑。5.按照权利要求4所述的硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，所述导电炭黑为EC-300J、EC-600JD、ECP-600JD、VXC72、Black pearls 2000、PRINTEX XE2-B、PRINTEX L6或HIBLAXK 40B2。6.按照权利要求1所述的硫氮磷硼掺杂碳材料，其特征在于，其XPS分析中，硫质量分数为0.01％～6％，氮质量分数为0.01％～6％，磷质量分数为0.01％～6％，硼质量分数为0.01％～6％。7.一种碳材料的掺杂方法，包括：(1)将碳材料先与磷源和硼源接触，在惰性气体中于300℃～800℃处理0.5h～10h；(2)然后与硫源和氮源接触，在惰性气体中于400℃～1000℃处理0.5h～10h。8.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，所述的硫源为单质硫。9.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，硫源的质量以其所含硫的质量计，所述碳材料与硫源的质量比为20：1～2：1。10.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，所述氮源为氨水/或尿素。11.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，氮源的质量以其所含氮的质量计，所述碳材料与氮源的质量比为500：1～5：1。12.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，所述的磷源为磷酸、磷酸盐、焦磷酸盐、多聚磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、亚磷酸盐和次磷酸盐中一种或几种。13.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，磷源的质量以其所含磷的质量计，所述碳材料与磷源的质量比为10000：1～10：1。14.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，所述的硼源为硼酸和硼酸盐中的一种或几种。15.按照权利要求7所述的碳材料的掺杂方法，其特征在于，硼源的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红，荣峻峰，顾贤睿，张家康，彭茜，王厚朋，张云阁，谢南宏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：