一种吡咯氮掺杂碳材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种吡咯氮掺杂碳材料的制备方法及应用，该方法包括以天然黏土材料为模板，混合原料与盐类催化剂形成均一溶液后采用水热、冷冻干燥与高温热处理相结合的方式形成初步产物，后通过酸液1与酸液2去除模板材料，经过离心洗涤，干燥后得到吡咯氮掺杂碳材料。本发明专利技术采用水热、冷冻干燥与高温热处理相结合的方式，实现了吡咯氮掺杂碳材料的制备，同时采用两步法可有效去除黏土模板，保障了吡咯氮掺杂碳材料的完整结构。本发明专利技术显著的特点是使用的模板材料为天然黏土材料，有助于吡啶氮的形成，可使吡咯氮的含量为59

【技术实现步骤摘要】
一种吡咯氮掺杂碳材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及非金属氧还原催化剂制造领域，具体涉及一种吡咯氮掺杂碳材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]在燃料电池领域中，优异的氧还原(ORR)催化剂一直都受到广泛关注。目前按材料分类，ORR催化剂可分为贵金属催化剂和非金属催化剂两大类。
[0003]铂(Pt)作为ORR贵金属催化剂的核心材料，以其高性能和高稳定性成为了ORR催化剂的首选材料。然而，Pt的昂贵成本导致使用成本的大幅提高。为降低成本，各国研究人员开发了Pt基ORR催化剂，当引入其他价格低廉的贵金属或非贵金属与Pt形成合金时，通过优化Pt的电子结构，可实现降低成本、提高ORR催化反应活性的目标。此外，为充分发挥 Pt的催化能力，提高Pt的利用率，研究人员将Pt纳米颗粒担载到一些导电载体上，如石墨烯、炭黑、碳纳米管等，通过载体的锚定作用，极大地提高了Pt纳米颗粒的分散性，缓解了长循环时纳米颗粒堆积的问题，有效提高了催化剂的稳定性。
[0004]近些年来，为降低催化剂成本，非金属基材料成为了ORR催化剂的研究热点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吡咯氮掺杂碳材料的制备方法及应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)均一溶液混合：以黏土材料为模板材料，以纤维素、尿素、三聚氰胺中的任意一种为原料，将原料与盐类催化剂溶解在水中形成均一溶液，再与模板材料混合，得到均匀分散液；(2)水热反应：将步骤(1)的分散液置于均相反应器中的水热反应釜中，加热一定时间，自然冷却至室温，得到反应溶液；(3)离心洗涤：将步骤(2)的反应溶液离心，对离心产物进行洗涤，干燥，后得到固体粉末材料；(4)冷冻干燥：将步骤(3)的固体粉末材料进行冷冻干燥得到干燥固体粉末；(5)高温热处理：将步骤(4)的干燥固体粉末进行高温热处理得到产物样品；(6)去除模板：将步骤(5)的产物样品先后置于酸液1和酸液2中，得到吡咯氮掺杂碳样品；(7)离心洗涤：将步骤(6)的吡咯氮掺杂碳样品进行离心洗涤干燥，得到吡咯氮掺杂碳材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中黏土材料为高岭土、蒙脱土、凹凸棒中的一种，黏土材料在均匀分散液中的浓度为20～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雍荣，谢东，李发勇，王青，刘海露，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：