【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水电解制氢，具体涉及一种c/n掺杂co基催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢气由于能量密度高、燃烧产物清洁被认为是理想的清洁能源载体，作为主要的绿氢技术，利用可再生能源电解水制氢在世界范围引起了广泛的关注。但此技术需要高活性氢气析出反应(her)和氧气析出(oer)催化剂，以克服电解水反应动力学缓慢的问题。
2、传统的贵金属催化剂(如pt/c、iro2和ruo2)具有良好的催化活性，但高昂成本限制了其发展。因此迫切需要开发低成本、高性能和良好稳定性的her和oer催化剂。与常用的贵金属催化剂相比，过渡金属(fe、co、ni)c-n掺杂类催化剂具有较好的导电性与恰当的电子态结构，使其表现出较好的电催化性能，同时兼具低成本优势，近年来成为研究热点。相比现有技术中c-n掺杂co-催化剂的面临的均匀性较差，且不适用于放大的问题，本专利技术通过竖式炉分段装填进行n掺杂进一步提高了其表面活性位数量以及掺杂均匀性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了开发新型非贵金属析氢催化剂，代替现有商业pt/c催化剂，提供了一种c/n掺杂co基催化剂及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种制备c/n掺杂co基催化剂的方法，该方法包括：在竖式炉中分段装填三聚氰胺和co基金属有机骨架材料，然后从装填三聚氰胺端通入非活性气体，再升温至700-1000℃。
3、本专利技术第二方面提供了上述所述的方法制备得到的c/n掺杂co
4、一种c/n掺杂co基催化剂中氮元素的含量为3-5重量％，碳元素含量为49-56重量％。
5、本专利技术第三方面提供了一种水电解制氢气的方法，该方法包括：在析氢反应条件下，以上述所述c/n掺杂co基催化剂作为工作电极。
6、本专利技术通过将三聚氰胺和co基金属有机骨架材料分段装填在竖式炉中在高温下进行碳化和氮元素的掺杂可以提高掺杂的均匀性，获得更多的活性位点。
7、本专利技术制备的催化剂在用于电催化析氢反应时，具有较低的析氢过电势(析氢过电位)，可以提高催化剂的电化学活性。
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1.一种制备C/N掺杂Co基催化剂的方法，其特征在于，该方法包括：在竖式炉中分段装填三聚氰胺和Co基金属有机骨架材料，然后从装填三聚氰胺端通入非活性气体，再升温至700-1000℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，竖式炉的上部装填三聚氰胺，竖式炉的下部装填Co基金属有机骨架材料，非活性气体从竖式炉的顶部通入。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，三聚氰胺和Co基金属有机骨架材料的重量比为0.01-2：1；
4.根据权利要求1所述的方法，其中，非活性气体包括氮气和/或惰性气体；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每克的Co基金属有机骨架材料，非活性气体的流速为0.02-0.1L/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，升温的过程包括以3-6℃/min的升温速率升温至700-1000℃，并在该温度下保持2-4h。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，Co基金属有机骨架材料的制备方法包括：将含有钴盐和2-甲基咪唑的溶液在-5℃至5℃下搅拌6-12h，再经固液分离和干燥。
8.根据权利
9.权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的C/N掺杂Co基催化剂；
10.一种水电解制氢气的方法，其特征在于，该方法包括：在析氢反应条件下，以权利要求9所述C/N掺杂Co基催化剂作为工作电极。
...【技术特征摘要】
1.一种制备c/n掺杂co基催化剂的方法，其特征在于，该方法包括：在竖式炉中分段装填三聚氰胺和co基金属有机骨架材料，然后从装填三聚氰胺端通入非活性气体，再升温至700-1000℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，竖式炉的上部装填三聚氰胺，竖式炉的下部装填co基金属有机骨架材料，非活性气体从竖式炉的顶部通入。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，三聚氰胺和co基金属有机骨架材料的重量比为0.01-2：1；
4.根据权利要求1所述的方法，其中，非活性气体包括氮气和/或惰性气体；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每克的co基金属有机骨架材料，非活性气体的流速为0.02-0.1l/min。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯英杰，周越，付晓玥，刘东兵，冯静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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