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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CN113659161A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110816974.7(22)申请日2021.07.20(71)申请人广州大学地址510006广东省广州市大学城外环西路230号(72)发明人李楠潘秋任彭丽娟李书华刘兆清(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人廖奇丽(51)Int.Cl.H01M4/90(2006.01)H01M4/88(2006.01)H01M12/06(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种电催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于催化剂技术领域,具体公开了一种电催化剂及其制备方法和应用,电催化剂包括氮掺杂的碳材料和硫钴化合物,氮掺杂的碳材料包裹硫钴化合物;电催化剂的制备方法,包括如下步骤:S1.将无机纳米球、2‑甲基咪唑、钴盐混合后,进行热解反应,制得包裹无机纳米球的钴氮碳复合材料;S2.采用碱溶液去除无机纳米球,制得三维多孔的钴氮碳复合材料;S3.将三维多孔的钴氮碳复合材料用硫脲进行热处理,制得电催化剂。本发明通过先碳化后硫化的制备方法,碳化确保了ORR活性位点Co‑Nx的生成,硫化在复合材料中产生硫钴化合物,从而产生OER电催化活性,通过硫钴化合物与Co‑Nx的协同作用实现双功能电催化活性。CN113659161ACN113659161A权利要求书1/1页1.一种电催化剂,其特征在于,所述电催化剂包括氮掺杂的碳材料和硫钴化合物,所述氮掺杂的碳材料包裹所述硫钴化合物。2.根据权利要求1所述的电催化剂,其特征在于,所述硫钴化合物包括CoS和/或Co9S8。3.根据权利要求1或2所述的电催化剂,其特征在于,制备所述电催化剂的原料包括无机纳米球、2‑甲基咪唑、钴盐和硫脲;优选地,所述钴盐包括硝酸钴、水合硝酸钴、醋酸钴、氯化钴中至少一种。4.根据权利要求3所述的电催化剂,其特征在于,所述钴盐与所述2‑甲基咪唑的摩尔比为1:(10‑20);优选地,所述钴盐与所述无机纳米球的质量比为1:(1‑3)。5.根据权利要求3所述的电催化剂,其特征在于,所述无机纳米球选自SiO2纳米球、Al2O3纳米球、ZnO纳米球中任一种;优选地,所述无机纳米球的平均直径为50‑500nm。6.权利要求1至5任意一项所述的电催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1.将无机纳米球、2‑甲基咪唑、钴盐混合后,进行热解反应,制得包裹无机纳米球的钴氮碳复合材料;S2.采用碱溶液去除所述包裹无机纳米球的钴氮碳复合材料中的无机纳米球,制得三维多孔的钴氮碳复合材料;S3.将所述三维多孔的钴氮碳复合材料用硫脲进行热处理,制得所述电催化剂。7.根据权利要求6所述的电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述热解反应的条件为:在保护气氛下进行,反应温度为700‑900℃,保温时间为1‑3小时;优选地,步骤S3中,所述热处理的条件为:在保护气氛下进行,反应温度为400‑800℃,保温时间为1‑3小时;优选地,所述保护气氛为氮气气氛。8.根据权利要求6所述的电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述去除所述包裹无机纳米球的钴氮碳复合材料中的无机纳米球的方法为:将所述包裹无机纳米球的钴氮碳复合材料置于碱溶液中5‑8小时,碱溶液的温度为60‑80℃;优选地,所述碱溶液的浓度为4‑8mol/L。9.根据权利要求6所述的电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述三维多孔的钴氮碳复合材料与所述硫脲的质量比为(1‑5):(1‑5)。10.权利要求1至5任意一项所述的电催化剂在电池中的应用。2CN113659161A说明书1/8页一种电催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于催化剂技术领域,尤其涉及电池阴极催化剂技术领域,具体涉及一种电催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]探索可用于新能源汽车的电能转换与储能技术,已成为现代社会追求可持续发展、减少二氧化碳排放的必然要求。金属空气电池以其较高的理论能量密度及安全性引起了研究者们广泛的关注,被认为是潜在的下一代清洁能源装置。其中锌空气电池由于能量密度大,电化学稳定性好,低内阻,操作安全,资源丰富和环境友好等优点尤其受到重视。然而,电极上氧还原反应(oxygenreductionrection,ORR)和氧析出反应(oxygenevolutionrection,OER)动力学缓慢,已成为制约可冲式锌空气电池发展的重要因素。[0003]贵金属电催化剂(如Pt/C、Ir/C和RuO2)对ORR或OER具有良好的催化活性。然而,贵金属电催化剂具有单一性电催化活性、成本高、天然稀缺和稳定性差等缺点,影响了锌‑空气电池的大规模发展