[发明专利]一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂，其特征在于，该催化剂是通过将氟元素和氮元素吸附在炭黑上，再通过化学反应，氟原子与炭黑中的碳原子形成离子态的碳氟键，氮原子掺杂进入炭黑的层状结构中，以吡咯氮，吡啶氮和石墨化氮的形式存在的。

2.如权利要求1所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂，其特征在于，所述催化剂的碳、氮和氟原子的比例为10:1 ~5:0.5 ~1。

3.如权利要求1或2所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括步骤1和步骤2a；或步骤1和步骤2b；或步骤1和步骤2c；其中：

步骤1、称取反应原料：黑珍珠2000、三聚氰胺和氟化铵；

步骤2a、

步骤2a-i ：将称取的黑珍珠2000和三聚氰胺混合，放入玛瑙研钵或玛瑙球磨罐中研磨1 ~6小时，再放入管式炉中，于800~1000℃处理0.5~3小时，得到氮掺杂的炭黑；

步骤2a- i i：将步骤2a- i中得到的氮掺杂的炭黑加入到氟化铵溶液中，搅拌12~24小时，抽滤，干燥后，再将得到的混合物放入管式炉中，于800~1000℃处理0.5~3小时，得到氟、氮共掺杂的炭黑催化剂；

步骤2b、

步骤2b-i：将称取的黑珍珠2000加入到氟化铵的水溶液中，搅拌12~24小时，抽滤，干燥后，再放入管式炉中，于800~1000℃处理0.5~3小时，得到氟掺杂的炭黑；

步骤2b-i i：将步骤2b-i中得到氟掺杂的炭黑和三聚氰胺混合，放入玛瑙研钵或玛瑙球磨机中研磨1 ~6小时，再放入管式炉中，于800~1000℃处理0.5~3小时，得到氟、氮共掺杂的炭黑催化剂；

步骤2c、

将称取的黑珍珠2000和三聚氰胺混合，放入玛瑙研钵或玛瑙球磨机中研磨1 ~6小时，再将得到的混合粉末加入到氟化铵的水溶液中，搅拌12~24小时，抽滤，干燥后，再放入管式炉中，于800~1000℃处理0.5~3小时，得到氟、氮共掺杂的炭黑催化剂。

4.如权利要求3所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，所述的反应原料黑珍珠2000、三聚氰胺和氟化铵的质量比为1:10~20:5~10。

5.如权利要求3所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，所述的管式炉为单温区滑轨炉。

6.如权利要求4或5所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，所述的反应原料的研磨时间为4小时。

7.如权利要求6所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，所述的将反应原料放入管式炉中处理的温度为900℃。

8.如权利要求7所述的一种氟、氮共掺杂炭黑催化剂的制备方法，其特征在于，所述的反应原料放入管式炉中的处理时间为1小时。