可控掺杂碳材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了可控掺杂碳材料、制备方法及应用，其中催化材料，包括碳基底，其原材料选自HOPG、碳布、碳纸、碳纤维；且碳基底是以N元素掺杂的：掺杂深度为近表面1‑1000nm、原子掺杂量不大于30at％：掺杂为离子注入掺杂。本发明专利技术方案优化碳材料掺杂技术，通过实现了可以自由设计和制备结构均匀可控的杂原子掺杂碳材料，有效地实现了催化产品性能的高质量和高催化活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于催化技术，特别是关于一种可控掺杂碳材料、制备方法及应用。

技术介绍

1、近年来，碳材料负载过渡金属催化剂在能源催化领域应用广泛，这主要得益于碳材料较高的比表面积，良好的导电性和易调的缺陷位，可充分地分散和锚定金属原子，最大限度提高催化剂分散度和金属利用率，降低催化剂成本。纳米尺度的碳材料表面和边缘的配位不饱和碳原子存在明显局域化的电子，这些拓扑缺陷(点缺陷位)和边缘碳原子(线缺陷位)容易与其他杂原子(o、n、s等)成键，从而构成了新的局域电子环境。利用杂原子掺杂的方法调控碳材料载体是当前的研究热点之一，在杂原子掺杂后的碳材料表面，引入配位型过渡金属，可构筑原子级分散的金属催化材料，杂原子的存在实现了对金属原子更强的锚定作用，同时利用杂原子与金属间的相互作用，有效地调控活性中心金属的电子结构从而提高其催化性能。

2、现有的掺杂碳材料合成技术可大致分为两类：一类是在前驱物中就将碳源与杂原子前驱盐共混后再进行热处理；而另一类是在已经合成好的碳材料上利用后处理工艺进行掺杂。得到的碳材料表面同时存在多种类型的缺陷位和杂原子，并且掺杂的空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种可控N离子掺杂碳催化材料，包括

2.如权利要求1所述的可控N离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述离子注入掺杂的条件为：氮气压力1bar，电压20-50万伏特，掺杂时间20秒-8小时。

3.如权利要求1或2所述的可控N离子掺杂碳催化材料，其特征在于，掺杂后的所述碳基底其表面还形成有贵金属部。

4.如权利要求3所述的可控N离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述贵金属部为采用电沉积或者物理气象沉积生长得到。

5.如权利要求3所述的可控N离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述贵金属部的原料选自：铂、金、银。

6.如权利要求3所述的可...

【技术特征摘要】

1.一种可控n离子掺杂碳催化材料，包括

2.如权利要求1所述的可控n离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述离子注入掺杂的条件为：氮气压力1bar，电压20-50万伏特，掺杂时间20秒-8小时。

3.如权利要求1或2所述的可控n离子掺杂碳催化材料，其特征在于，掺杂后的所述碳基底其表面还形成有贵金属部。

4.如权利要求3所述的可控n离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述贵金属部为采用电沉积或者物理气象沉积生长得到。

5.如权利要求3所述的可控n离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述贵金属部的原料选自：铂、金、银。

6.如权利要求3所述的可控n离子掺杂碳催化材料，其特征在于，所述碳基底在形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁雪霏，郭普，王鹏栋，崔义，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：