[发明专利]一种氮自掺杂多孔碳催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种氮自掺杂多孔碳催化剂的制备方法，该方法包括：

1）将生物质水生藻类粉碎得到粉碎后的水生藻类，将粉碎后的水生藻类与浓度为0.03mol/L -50 mol/L的活性剂溶液混合得到混合物A，混合物A浓缩得到粘度为0.05 Pa·s-3Pa·s的膏状物；其中，所述生物质与活化剂的质量比为0.1-50:1；其中，所述活性剂为H₃PO₄；

2）步骤1）所得产物在惰性气氛中进行热解；

3）热解得到的固体产物研磨成30-120目的粉末后使用浓硝酸或王水进行表面处理使其表面的浸润性得到调整得到所述氮自掺杂多孔碳催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述浓硝酸的质量浓度为65-72%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述水生藻类包括紫菜、海带、水葫芦、裙带菜、马尾藻中的至少一种。

4. 根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述活性剂溶液中，活性剂的浓度为0.3mol/L -50 mol/L。

5. 根据权利要求4所述的制备方法，其中，活性剂的浓度为3-30 mol/L。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述生物质与活化剂的质量比为0.1-30:1。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述生物质与活化剂的质量比为0.1-10:1。

8. 根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述热解的温度为500-900 ℃；所述热解的时间为3-6 h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，热解得到的固体产物研磨成粒径为120-550微米的粉末后再进行表面处理，热解得到的固体产物在进行表面处理后进一步进行洗涤、干燥、研磨。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述研磨为研磨成50-150目的粉末。

11.根据权利要求1-10任一项所述的制备方法，其中，所述氮自掺杂多孔碳催化剂的制备方法包括：

1）将生物质水生藻类粉碎得到粉碎后的水生藻类，将粉碎后的水生藻类溶解在活化剂水溶液中，以400-800 rpm的转速均匀搅拌得到混合物A；混合物A去水浓缩得到粘度为0.05Pa·s-3 Pa·s的膏状物；其中，水生藻类包括紫菜，海带，水葫芦，裙带菜，马尾藻中的至少一种；其中，所述活性剂为H₃PO₄；

2）将步骤1）得到的膏状物在惰性气氛中500-900 ℃下进行热解，冷却得到固体产物B；

3）将产物B磨成粉末后进行洗涤，然后使用质量分数为65-72%的浓硝酸溶液进行表面处理，表面处理后的产物清洗至中性后干燥，经再次研磨得到所述氮自掺杂多孔碳催化剂。

12.权利要求1-11任一项所述的氮自掺杂多孔碳催化剂的制备方法制备得到的氮自掺杂多孔碳催化剂，该催化剂含有碳元素、氮元素和过渡金属元素，所述过渡金属包括铁、镁、铜中的至少一种；其中，氮元素的质量占催化剂总质量的4-8%，碳元素的质量占催化剂总质量的91-95%之间，过渡元素的质量占催化剂总质量的0.1-1%。

13.权利要求12所述的氮自掺杂多孔碳催化剂在电解水反应中的应用，其中，所述氮自掺杂多孔碳催化剂用于催化电解水阴极析氢反应和阳极析氧反应。

14.权利要求13所述的氮自掺杂多孔碳催化剂在燃料电池中的应用，其中，所述氮自掺杂多孔碳催化剂用于催化燃料电池中的阴极还原反应。