【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧还原催化剂，具体涉及一种氮掺杂的分级多孔碳球及其制备方法及其应用。
技术介绍
1、近年来，随着化石燃料的快速消耗和环境污染的加剧，人们对可再生能源存储和转换设备的研究越来越广泛，如可再生燃料电池和全解水、金属空气电池等，其中金属空气电池由于其理论能量密度高，安全性高，无污染受到科研人员的广泛关注。
2、氧还原反应作为锌空电池的阴极反应，在碱性电解质中氧分子得到电子被还原成oh-，由于orr反应是四电子转移过程，反应动力学缓慢，决定了整个锌空电池的效率，常用的商业化催化剂有pt/c等，但由于其价格昂贵，储量稀少，稳定性较差，因此探索高性能的廉价催化剂显得尤为重要。
3、多孔碳材料因其耐酸碱、环境友好、稳定性好、制备简单等优点而受到广泛关注。目前，酚醛树脂由于反应前驱体丰富、合成简便且可控、优异的热力学稳定性、残碳率高等优势，被广泛用于多孔碳材料的前驱体。但现有的方法中，主要将酚醛树脂作为碳基底，其上负载金属粒子，但会导致金属粒子团聚，致使催化剂本征活性和稳定性明显降低。研究表明，杂原子掺杂碳材料具有成本低、电子电阻低、储量丰富、环境友好等优点。其中，氮原子和碳原子之间存在明显的电负性差异，从而使碳基体极化，有利于氧的吸附和随后的还原，因此近年来氮原子掺杂受到广泛的关注。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氮掺杂的分级多孔碳球及其制备方法与应用，本专利技术制备方法简易通用，成本低廉，而且制得的氮掺杂的分级多孔碳球作为氧还原
2、为解决现有的技术问题，本专利技术采取技术方案：
3、一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，将3-氨基酚、甲醛、氨水均匀分散在水中，在室温下反应30min得实心碳球；
5、步骤2，加入乙醇反应3h，离心洗涤后将产物进行冻干，并将冻干产物在惰性气氛中惰性气氛中下进行碳化，得到氮掺杂的分级多孔碳球。
6、作为改进的是，步骤2中乙醇体积为20-100ml。
7、作为改进的是，步骤2中煅烧温度为800-1000℃。
8、作为改进的是，步骤2中煅烧时间为1～3h。
9、上述制备方法制得到的氮掺杂的分级多孔碳球。
10、上述所述氮掺杂的分级多孔碳球的形状规整，尺寸均一，直径为250-350nm，且具有多孔中空结构，孔径为80-120nm。
11、上述氮掺杂的分级多孔碳球在制备碱性氧还原电催化剂中的应用。
12、本专利技术中3-氨基酚、甲醛和氨水通过简单的自催化缩合反应制备酚醛树脂球，乙醇作为化学剪裁剂，精确裁剪其微纳结构和化学组成。乙醇通过切割化学键((ar)c-n)导致低聚物溶解，在随后的在聚合过程中，球形氨基苯酚树脂颗粒能够成功转变为具有有机官能团精确空间分布的中空结构。该催化剂为形状规整的中空分级多孔碳球，所得到的催化剂具有较高的电催化活性和稳定性。
13、有益效果：
14、与现有的技术相比，本专利技术一种氮掺杂的分级多孔碳球及其制备方法与应用，具有以下几种优势：
15、1、本专利技术制备方法通过简便、可实现规模化生产的方法制备氮掺杂的分级多孔碳球，所选用的3-氨基酚价格低廉，与传统制备氧还原电催化剂材料的方法相比，该方法工艺操作简单、成本低廉、可实现大规模生产。
16、2、该催化剂形状规整，尺寸均一，通过自模板策略合成氮掺杂的中空多孔碳材料催化活性好、稳定性高，且具有较好的抗毒化能力，是一种极有潜力的阴极氧还原催化剂。
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1.一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤2中乙醇体积为20-100mL。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的惰性气氛为氮气、氦气或氩气中一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤2中煅烧温度为900℃。
5.基于权利要求1～4中任何一种方法制备氮掺杂的分级多孔碳球。
6.根据权利要求5所述的氮掺杂的分级多孔碳球，其特征在于，所述氮掺杂的分级多孔碳球的形状规整，尺寸均一，直径为250-350nm，且具有多孔中空结构，孔径为80-120nm。
7.基于权利要求1所述的氮掺杂的分级多孔碳球在制备碱性氧还原电催化剂中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤2中乙醇体积为20-100ml。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的惰性气氛为氮气、氦气或氩气中一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的分级多孔碳球的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，林英姿，周光耀，孙冬梅，唐亚文，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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