一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法.pdf

(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CN106757539A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611144903.2H01M4/90(2006.01)(22)申请日2016.12.13(71)申请人东北大学秦皇岛分校地址066004河北省秦皇岛市经济技术开发区泰山路143号东北大学秦皇岛分校(72)发明人董亮王艳辉臧建兵王卫萍(74)专利代理机构北京联创佳为专利事务所(普通合伙)11362代理人刘美莲郭防(51)Int.Cl.D01F9/22(2006.01)D01F9/21(2006.01)D01F9/14(2006.01)D01F1/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法(57)摘要本发明公开了一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，按照以下步骤进行：取导电高分子聚合物、二茂铁和DMF，将导电高分子聚合物和二茂铁溶解于DMF中得到混合溶液；取混合溶液通过静电纺丝设备进行静电纺丝，纺丝结束后将所得样品先置于马弗炉中进行热处理，随后再用真空管式炉进行热处理，最终得到铁、氮共掺杂多孔碳。本发明提供的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，通过静电纺丝技术得到导电高分子聚合物纤维，随后对该纤维进行热处理，纤维表面原位生长出薄膜状碳，弥合了纤维间的缝隙，同时伴随纤维结构解体，最终得到产品。本发明方法步骤简单，易操作，实施条件易控制，无需利用模板，也不需要进行活化刻蚀即可得到铁、氮共掺杂多孔碳。CN106757539ACN106757539A权利要求书1/1页1.一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：按照以下步骤进行：取导电高分子聚合物、二茂铁和N,N-二甲基甲酰胺，将导电高分子聚合物和二茂铁溶解于N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液；取混合溶液通过静电纺丝设备进行静电纺丝，纺丝结束后将所得样品先置于马弗炉中进行热处理，随后再用真空管式炉进行热处理，最终得到铁、氮共掺杂多孔碳。2.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：所述混合溶液中，导电高分子聚合物的质量分数为8％～20％；二茂铁的质量分数为0.1％～1％。3.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝电压为18～22kV。4.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝距离为10～15cm。5.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的溶液流速为0.1～2mL/h。6.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：马弗炉中，300℃下进行热处理2h～4h。7.根据权利要求1所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：真空管式炉中，在氮气保护下，800℃～1000℃下进行热处理2h～3h。8.根据权利要求1～7任一项所述的铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，其特征在于：所述导电高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯或壳聚糖。2CN106757539A说明书1/4页一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，具体属于多孔碳材料制备技术领域。背景技术[0002]直接醇类膜燃料电池(DAFC)是一种广为关注的新能源技术，是最接近商业化应用的燃料电池，并具有无污染、能量转化率高、便携等诸多优点，在应急电源、电动机车和野外电站等方面有着广泛的应用前景。铂基电催化剂是DAFC中应用最为广泛的电催化剂。但是铂的储量有限，价格昂贵，且铂基催化剂使用寿命也比较低，特别是在阴极高电势、高氧气含量的环境下，容易失活。这些因素导致目前DAFC无法大规模商用。因此研发低成本非铂催化剂是解决该问题的关键。研究者发现多孔碳材料是较为理想的DAFC阴极非铂催化剂。多孔碳材料具有高比表面积、高孔隙率、良好的导电和导热性能，因而在燃料电池、锂离子电池、超级电容器、储氢等新能源各领域具有广泛的应用。通常多孔碳的制备方法为硬模板法、软模板法和活化法等，然而这些方法往往存在着成本高、合成工艺复杂等缺点。为了解决上述问题，研究一种新的多孔碳材料的制备方法，显得尤为必要。发明内容[0003]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，无需模板和活化刻蚀，成本低，效率高。[0004]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：[0005]一种铁、氮共掺杂多孔碳的制备方法，按照以下步骤进行：取导电高分子聚合物、二茂铁和N,N-二甲基甲酰胺，将导电高分子聚合物和二茂铁溶解于N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液；取混合溶液通过静电纺丝设备进行静电纺丝，纺丝结束后将所得样品