一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料及其制备方法、应用.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CN110787819A(43)申请公布日2020.02.14(21)申请号201910765095.9(22)申请日2019.08.19(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人曹澥宏张琳刘文贤施文慧(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司33109代理人尉伟敏薄盈盈(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J35/10(2006.01)H01M4/90(2006.01)H01M12/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料及其制备方法、应用(57)摘要本发明涉及复合材料技术领域，为解决现有锌空电池的电极催化材料价格昂贵、催化活性不高的问题，提供了一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料及其制备方法、应用，包括以下步骤：(1)在经过亲水化处理的碳布上生长Co-MOF；(2)通过CVD法生长氮掺杂碳纳米材料，得到Co/氮掺杂碳纳米材料；所述氮掺杂碳纳米材料为氮掺杂碳纳米管和氮掺杂碳纳米片的两种组合；(3)硒化处理，制得二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料。本发明的复合材料保留了以三角片状MOF晶体为模板得到的二硒化钴多孔框架/碳纳米片阵列的结构完整性，兼具了碳纳米管和二硒化钴多孔框架的优异性能，在吸附、传感、储能、催化等领域中具有广阔的应用前景。CN110787819ACN110787819A权利要求书1/1页1.一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在经过亲水化处理的碳布上，通过水热法原位生长Co-MOF；(2)将经过步骤(1)处理的碳布通过CVD法生长氮掺杂碳纳米材料，得到Co/氮掺杂碳纳米材料；所述氮掺杂碳纳米材料为氮掺杂碳纳米管和氮掺杂碳纳米片的两种组合；(3)将步骤(2)中碳布表面生长的Co/氮掺杂碳纳米材料进行硒化处理，即制得二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料。2.根据权利要求1所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述CVD法具体为：先通氮气以排出空气，以3～5℃/min速率升温至300～600℃，通入乙醇和氢气煅烧0.1～1h，然后在氮气气氛下保持1～3h，最后自然降温，即得Co/氮掺杂碳纳米材料。3.根据权利要求1所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述硒化处理的方法为：在所述Co/氮掺杂碳纳米材料中加入硒粉，经300～600℃煅烧1～20h。4.根据权利要求3所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，所述硒粉与Co/氮掺杂碳纳米材料的质量比为1：(8～10)。5.根据权利要求1所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氮掺杂碳纳米管的长度为50～200nm。6.根据权利要求1所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氮掺杂碳纳米片为三角形结构，其边长控制在2～4μm。7.根据权利要求1所述的一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Co-MOF为二维三角状结构。8.一种由权利要求1-7任一所述的方法制得的二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料。9.一种由权利要求1-7任一所述的方法制得的二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料在锌空电池中的应用。2CN110787819A说明书1/6页一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料及其制备方法、应用技术领域[0001]本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种二硒化钴/氮掺杂碳纳米材料复合电极催化材料及其制备方法、应用。背景技术[0002]如今，由于经济和人口的持续增长，全球能源消耗和需求的急剧增加，为了减少化石燃料的逐渐耗竭和伴随而来的气候问题，新型能源的开发和利用迫在眉睫。其中，锌空电池作为一种新型能源转换装置,具有能量密度高、环境友好、使用寿命长、能源转换效率高、价格低廉等优点，受到了人们的广泛关注。[0003]其中，锌空电池的电极催化材料是决定电池性能与成本的关键因素。目前，最常用且有效的催化剂是贵金属催化剂，但由于其价格昂贵、存储量少，限制了其在工业上的广泛应用。因此，开发一种价格低廉、催化活性高的电极材料具有十分重要的意义。[0004]金属-有机框架化合物(MOFs)，是由有机配体与金属离子/团簇通过络合作用配位形成。MOF材料在气体储存、化学分离、选择性催化和药物输送