多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115772680A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211627832.7(22)申请日2022.12.17(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人梁骥贾晶晶彭威(74)专利代理机构天津创智睿诚知识产权代理有限公司12251专利代理师李薇(51)Int.Cl.C25B11/091(2021.01)C25B1/30(2011.01)B82Y40/00(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料包括无定形碳基底和以单原子形式均匀分散并负载在所述无定形碳基底上的N元素，所述无定形碳基底包括多孔炭块和扭曲褶皱均匀分布在所述多孔炭块之间的石墨烯纳米片，N元素作为掺杂元素引入石墨烯纳米片的碳骨架上得到多个吡咯N位点。所述复合材料具有丰富且无序的介孔及非晶态结构，可用于经济、高效、小规模制备过氧化氢。CN115772680ACN115772680A权利要求书1/2页1.一种多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，包括无定形碳基底和以单原子形式均匀分散并负载在所述无定形碳基底上的N元素，其中，所述无定形碳基底包括多孔炭块和扭曲褶皱均匀分布在所述多孔炭块之间的石墨烯纳米片，N元素作为掺杂元素引入石墨烯纳米片的碳骨架上得到多个吡咯N位点。2.如权利要求1所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，所述无定形碳基底上存在丰富且无序的介孔，孔径在20～50nm之间，所述无定形碳基底的比表面积为520‑540m2g‑1。3.如权利要求1所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，所述多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料通过下述步骤制备：步骤1，将介孔软模板和碳源在溶剂中溶解，连续搅拌，即得到介孔碳混合前驱体；步骤2，将步骤1制备得到的介孔碳混合前驱体和作为层状限域模板的氮前驱体混合搅拌均匀后，混合物自然晾干，固化加热，得到混合物；步骤3，将步骤2制备得到的混合物在充有保护气体的管式炉中碳化，研磨，即得到固体粉末；步骤4，洗涤步骤3制备得到的固体粉末，干燥，即得到多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料。4.如权利要求3所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，在步骤1中所述介孔软模版为F127或F123，所述碳源为酚醛树脂，所述溶剂为乙醇，所述碳源与所述介孔软模版的质量比为1：(0.2‑1)。5.如权利要求3所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，在步骤2中所述氮前驱体为三聚氰胺，所述氮前驱体与所述碳源的质量比为(0‑10):1，且氮前驱体的质量不为0。6.如权利要求3所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，在步骤2中所述固化的方法为放置在电热干燥箱中固化，固化的温度90‑110℃，固化的时间为12‑36h。7.如权利要求3所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，在步骤3中所述的保护气体为N2，碳化温度为800‑1000℃，碳化时间为1‑4h。8.如权利要求3所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料，其特征在于，所述步骤4中利用去离子水洗涤。9.如权利要求1所述的多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料在电催化氧还原制备过氧化氢中的应用。10.一种多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将介孔软模板和碳源在溶剂中溶解，连续搅拌，即得到介孔碳混合前驱体，作为优选的，所述介孔软模版为F127或F123，所述碳源为酚醛树脂，所述溶剂为乙醇，所述碳源与所述介孔软模版的质量比为1：(0.2‑1)；步骤2，将步骤1制备得到的介孔碳混合前驱体和氮前驱体混合搅拌均匀后，混合物自然晾干，固化加热，得到混合物，作为优选的，所述氮前驱体为三聚氰胺，所述氮前驱体与所述碳源的质量比为(0‑10):1，且氮前驱体的质量不为0，固化的温度90‑110℃，固化的时间为12‑36h；2CN115772680A权利要求书2/2页步骤3，将步骤2制备得到的混合物在充有保护气体的管式炉中碳化，研磨，即得到固体粉末，作为优选的所述的保护气体为N2，碳化温度为800‑1000℃，碳化时间为1‑4h；步骤4，将步骤3制备得到的固体粉末用去离子水反复洗涤，然后干燥，即得到多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料。3CN115772680A说明书1/5页多个吡咯氮共存的石墨烯介孔复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电催化材料技术领域，特别是涉及一种多个吡咯氮共存的石墨烯