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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110474060A(43)申请公布日2019.11.19(21)申请号201910582605.9(22)申请日2019.07.01(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人寇淑清杨皓奇卢国龙刘镇宁(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人朱世林(51)Int.Cl.H01M4/90(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法及氧还原催化剂应用(57)摘要本发明公开了一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其方法为:步骤一、将明胶与氯化钠按一定化学计量比溶于水中形成透明溶液;步骤二、将步骤一获得的明胶热溶液置于-10℃冰箱中冷冻,在经过长达6h的冷冻之后,明胶溶液转化为明胶水凝胶,再转移至冷冻干燥箱中,于-45℃下冷冻干燥72h得到明胶气凝胶;步骤三、将步骤二获得的纯白色气凝胶置于石英管式炉中央,随后将管式炉密封,在惰性气体保护下,对气凝胶进行热解形成碳气凝胶,热解温度为800℃。有益效果:对动物体内的明胶蛋白再次利用,可以解决一部分环境污染问题,该材料来源广泛、成本低廉,且在制备的过程中无需引入外部氮源,也无需任何活化处理,不会对仪器造成破坏。CN110474060ACN110474060A权利要求书1/1页1.一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法及其氧还原催化剂应用,其特征在于:其方法如下所述:步骤一、在分析天平上称取2g商业氯化钠颗粒,转移到含有50mL去离子水的烧杯中,放入磁子搅拌直至氯化钠颗粒完全溶解,搅拌速度为200-900rpm/min,待氯化钠溶液完全形成后,称取1g商业明胶颗粒,并将氯化钠溶液进行加热至明胶颗粒完全溶解,加热温度为70-100℃,完全溶解后的明胶热溶液为浅黄色;步骤二、将步骤一获得的明胶热溶液置于-10℃冰箱中冷冻,在经过长达6h的冷冻之后,明胶溶液转化为明胶水凝胶,此时该水凝胶的颜色为浅黄色、且具有一定的力学弹性;随后,将明胶水凝胶转移到冷冻干燥箱中,于-45℃下冷冻干燥12-72h,得到明胶气凝胶;较长的冷冻干燥时间有助于完全除去水凝胶中的水分,明胶气凝胶的颜色为纯白色;步骤三、将步骤二获得的纯白色明胶气凝胶置于石英管式炉中央,随后将管式炉密封,在惰性气体保护下,对明胶气凝胶进行热解,升温速率为5℃/min,到达指定温度后停留30min,热解温度为700-900℃,在热解完成、炉温降至室温后,将材料取出,此时明胶气凝胶已完全热解为碳气凝胶,将获得的碳气凝胶置于玛瑙研钵中,手动湿法研磨20min后,转移到布氏漏斗中,用去离子水抽滤洗涤除去碳气凝胶中的残留氯化钠,将洗涤后的碳气凝胶颗粒置于80℃的烘箱里干燥3h,得到生物质明胶衍生的氮自掺杂碳气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤一中的溶液搅拌速度为600-900rpm/min。3.根据权利要求1所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤一中的溶液搅拌速度为800rpm/min。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤一中的明胶溶解温度为90℃。5.根据权利要求1所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤二中的明胶溶液冷冻干燥时间为72h。6.根据权利要求1所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述的步骤三中明胶气凝胶的热解温度为800℃。7.根据权利要求1所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤三中明胶热解的载气为惰性气体氮气、氩气或氦气。8.根据权利要求1或7所述的一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法,其特征在于:所述步骤三中明胶热解的载气为惰性气体为氮气。9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法在氧还原电极应用,其特征在于:将该三维网状氮自掺杂碳气凝胶作为氧还原催化剂时,可获得优异的电化学性能,包括高催化活性、高极限电流密度和长时间催化稳定性。2CN110474060A说明书1/4页一种高效三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备方法及氧还原催化剂应用技术领域[0001]本发明涉及一种低成本碳气凝胶的制备方法及其氧还原催化剂的应用。具体而言,提供了一种来源于大自然的低成本三维网状氮自掺杂碳气凝胶的制备,以及作为氧还原反应催化剂时的应用,属于纳米材料科学技术和电化学催化领域。背景技术[0002]工业革命之后,尽管人类的社会生活迎来了快速发展,但这些发展以资源的不可逆损耗为代价。随着石油、天然气、煤炭等传统能源