[发明专利]一种单原子分散三元素掺杂碳纳米带的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种单原子分散三元素掺杂碳纳米带的制备方法，包括如下步骤：

（1）将三聚氰胺或双氰胺与乙二醇混合后边搅拌边滴加硝酸溶液，反应完成后分离出其中的固体产物，即得三聚氰胺纤维或双氰胺纤维；

（2）将所述三聚氰胺纤维或双氰胺纤维浸泡于乙醇中，然后向乙醇中继续加入碳源、杂原子源和金属源，搅拌均匀后静置，得到三元素前体包覆的三聚氰胺纤维或双氰胺纤维；

按质量百分数计，所述碳源添加量为50~95%、杂原子源为10~45%、金属源为0.1~5%；

所述杂原子源包括硼酸、植酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、硫代乙酰胺中的至少一种；

所述金属源包括铁离子、钴离子、镍离子、锰离子中的任意一种；

所述静置的环境温度为20~60℃，时间为10~24小时；

（3）将该三元素前体包覆的三聚氰胺纤维或双氰胺纤维碳化，即得；

所述碳化的方式为：先在450~550℃保温60~120min，然后在800~1000℃保温60~120min。

2.根据权利要求1所述的单原子分散三元素掺杂碳纳米带的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述三聚氰胺或双氰胺、乙二醇、硝酸的比例依次序为1~25g：50~1000ml：0.25×10^-3~1mol；

或者，步骤（1）中，采用抽滤、过滤、离心方法中的任意一种分离出反应液中的所述固体产物。

3.根据权利要求1所述的单原子分散三元素掺杂碳纳米带的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述碳源包括聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯胺、硼酸、三乙基硼烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的单原子分散三元素掺杂碳纳米带的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述碳化在真空和保护气氛中进行；其中所述真空度为8×10^-4~9×10^-4Pa，所述保护气氛包括氮气或惰性气体。

5.权利要求1-4任一项所述的制备方法得到的单原子分散三元素掺杂碳纳米带在催化、燃料电池、金属空气电池领域中的应用。