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一种共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料制造技术

技术编号:42207720 阅读:22 留言:0更新日期:2024-07-30 18:51
本发明专利技术提供了一种共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法。操作主要包括以下步骤:制备共价三嗪聚合物;合成木质素磺酸钠与共价三嗪聚合物自组装的前驱体;高温热解合成氮硫共掺杂的碳纳米材料。本发明专利技术还提供了一种氮硫共掺杂碳纳米复合材料在锌‑空气电池电极材料中的应用。本发明专利技术制备得到的N/S‑CNPs纳米复合材料制备方法简单,无需苛刻的工艺条件。同时氮硫共掺杂的协同作用有效提高了所得碳材料的导电性和氧还原(ORR)电催化性能。以其为阴极材料组装的锌‑空气电池具有显著的峰值功率密度和优异的倍率性能。该方法为后续工业开发高效、低成本的电催化能源转换材料提供了新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮硫共掺杂碳纳米复合电催化剂的制备,应用于以锌-空气电池为代表的绿色储能器件领域。


技术介绍

1、在过去几十年中,人们为可持续绿色能源系统的发展做出了许多努力,例如燃料电池、电化学水分解系统和金属空气电池。相对于广泛应用的商用锂离子电池而言,金属空气电池所需氧气可以直接从空气中获取。此外,科研工作者们广泛研究了具有较高理论能量密度、无毒、成本低、安全等优点的可充电锌-空气电池(zabs)。但由于其空气阴极多步电子转移过程中氧的动力学缓慢,在充放电循环过程中空气阴极处存在较大的过电位,严重阻碍了zabs的实际应用。目前,商业上用于orr的电催化剂主要是铂基材料,但是这种贵金属成本高,催化性能单一,严重阻碍了商业化应用。为了解决zabs的这些局限性,迫切需要开发低成本、高效、具有长期循环稳定性的电催化剂。

2、杂原子掺杂的碳材料具有稳定的电催化活性,可以代替贵金属用作zabs的阴极材料。目前,杂原子掺杂的碳材料,特别是f、n、s、p等非金属原子掺杂的碳基材料可以产生独特的电子结构,具有丰富的orr活性中心,可以进一步提高纳米复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,具体制备方法为:

2.根据权利要求1所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的三聚氯氰和无水哌嗪的摩尔比例为1:1.5-2。

3.权利要求1所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,搅拌反应过程中,依次经冰水混合浴反应、室温反应、高温回流反应。

4.权利要求3所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,冰水混合浴反应时间为3-5h、室温反应时间为1-4h、再在90-1...

【技术特征摘要】

1.一种共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,具体制备方法为:

2.根据权利要求1所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的三聚氯氰和无水哌嗪的摩尔比例为1:1.5-2。

3.权利要求1所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,搅拌反应过程中,依次经冰水混合浴反应、室温反应、高温回流反应。

4.权利要求3所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法,其特征在于,冰水混合浴反应时间为3-5h、室温反应时间为1-4h、再在90-100℃下进行高温回流反应10-24h。

5.权利要求1所述的共价三嗪聚合物衍生的氮硫共掺杂碳纳米复合材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑勇陈霞侯建华杨矞琦梅述钘黄妞叶立群
申请(专利权)人:三峡大学
类型:发明
国别省市:

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