一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co.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CN112290038A(43)申请公布日2021.01.29(21)申请号202011193417.6(22)申请日2020.10.30(71)申请人安徽晟源环保新型材料有限公司宿马分公司地址234300安徽省宿州市经济技术开发区泗涂产业园孵化中心(72)发明人冯程程(74)专利代理机构北京恒泰铭睿知识产权代理有限公司11642代理人苏天功(51)Int.Cl.H01M4/90(2006.01)H01M4/88(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂及制法(57)摘要本发明涉及燃料电池技术领域，且公开了一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，纳米Co3O4独特的蜂窝状介孔结构，具有超高的比表面积，有利于暴露更多的析氧催化活性位点，在碱性环境中，萘基重氮盐与酚醛树脂反应，得到偶氮化酚醛树脂，再加入制孔剂，碳化得到氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4，Co3O4在多孔碳上高度分散，减少了团聚现象，进一步暴露出更多的析氧催化活性位点，N掺杂改善了多孔碳的导电性，以多孔碳为载体，提高了Co3O4的极限电流密度和电化学稳定性，降低了析氧过电位，提高了催化剂的析氧性能，使得氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂具有优异的析氧性能。CN112290038ACN112290038A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，其特征在于：所述氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂制备方法如下：(1)向溶剂乙醇中加入模板剂多孔纳米硅、硝酸钴，二者的质量比为35-45:100，搅拌30-90min并干燥，置于马弗炉中，在420-500℃下煅烧6-18h，在70-90℃下用氢氧化钠溶液洗去模板剂，离心，洗涤并干燥，得到蜂窝状介孔纳米四氧化三钴；(2)向溶剂稀硫酸中加入亚硝酸钠、萘胺，二者的质量比为15-25:100，在冰水浴中，搅拌反应20-40min，减压蒸馏，洗涤并干燥，得到萘基重氮盐；(3)向去离子水中加入萘基重氮盐、氢氧化钠、酚醛树脂，搅拌反应3-5h，抽滤，洗涤并干燥，得到偶氮化酚醛树脂；(4)向蜂窝状介孔纳米四氧化三钴中加入氢氧化钾、偶氮化酚醛树脂，分散均匀，研磨充分，置于气相沉积炉中，进行碳化过程，洗涤并干燥，得到氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，其特征在于：所述步骤(1)中马弗炉包括主体，主体的顶部活动连接有保温盖，保温盖的顶部活动连接有把手，主体的中间活动连接有第一加热槽，第一加热槽的中间活动连接有第一加热块，主体的顶部活动连接有载物架，保温盖的中间活动连接有第二加热槽，第二加热槽的中间活动连接有第二加热块，保温盖的中间活动连接有散热孔。3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，其特征在于：所述步骤(3)中萘基重氮盐、氢氧化钠、酚醛树脂的质量比为20-40:5-15:100。4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，其特征在于：所述步骤(4)中蜂窝状介孔纳米四氧化三钴、氢氧化钾、偶氮化酚醛树脂的质量比为45-60:20-30:100。5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂，其特征在于：所述步骤(4)中碳化过程为在氮气氛围中650-750℃下碳化1-2h。2CN112290038A说明书1/5页一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂及制法技术领域[0001]本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种氮掺杂多孔碳负载蜂窝状介孔Co3O4的析氧催化剂及制法。背景技术[0002]随着全球环境问题的日益严重，人们对于清洁能源的研究越来越多，甲醇燃料电池具有绿色无污染、较高的能量密度、储存方便等特点，引起广泛关注，但是其大规模应用仍然比较遥远，主要问题是电池在工作过程中，氧电极涉及的氧还原反应和析氧反应速率较慢、稳定性较差、过电位较高，通常需要使用昂贵的铂基贵金属催化剂，限制了其应用，因此，需要开发出新的效率高、稳定性好的非贵金属析氧催化剂。[0003]在非贵金属催化剂中，过渡金属氧化物四氧化三钴、氧化镍、四氧化三铁等具有较低的析氧过电位，而且成本较低、稳定性较好，在析氧催化剂上具有广阔的应用前景，其中纳米四氧化三钴具有较好的析氧催化性能，但是单一纳米四氧化三钴的导电性较差、在电解液中容易团聚，导致纳米四氧化三钴催化剂析氧过电位较高、析氧性能较差，将其负载在多孔碳上，有效改善了纳米四氧化三钴的导电性，减少了纳米四氧化三