[发明专利]一种金属/氮/碳的分级多孔电催化剂及其制备和应用

摘要

一种基于金属/氮/碳的分级多孔电催化剂，包括N掺杂的C‑C骨架和以金属碳化物的形式掺杂于所述骨架中的金属元素；所述电催化剂中C含量为60‑90％，N含量为1‑15％，金属含量为0.05‑30％；所述电催化剂具有孔径范围在50nm‑1μm的大孔、孔径范围在2‑50nm的介孔和孔径范围小于2nm的微孔。本发明所述的金属/氮/碳分级多孔电催化剂，其大孔和介孔有助于改善传质，微孔有助于氧还原反应活性的提高，过渡金属的加入有助于氧还原反应活性进一步的提高。本发明所述金属/氮/碳的分级多孔电催化剂的制备方法简单、易于实现。其中，碱金属在高温下对导电聚合物的刻蚀有利于比表面积的增大，同时也利于氧还原反应活性及稳定性的提高。

主权项

1.一种基于金属/氮/碳的分级多孔电催化剂的制备方法，其特征在于：所述电催化剂包括N掺杂的C‑C骨架和以金属碳化物的形式掺杂于所述骨架中的金属元素，N掺杂的C‑C骨架中N以C‑N的形式存在，包括以下步骤，（1）电催化剂中N掺杂的C‑C骨架的制备：a.于水和/或乙醇中，加入含有C‑N结构的导电聚合物和/或含有C‑N结构的大环化合物，同时加入碱金属化合物，将所得混合溶液搅拌均匀后经蒸干溶剂和干燥处理得固体物质A；b.将步骤a所得固体物质A于500‑1000℃下焙烧处理得固体物质B；c.将步骤b所得固体物质B均匀分散于酸性溶液中，所得混合溶液经过滤、洗涤、干燥得N掺杂的C‑C骨架材料；（2）金属/氮/碳的分级多孔电催化剂的制备：a.于水和/或乙醇中，加入N掺杂的C‑C骨架材料、金属前体盐和金属配体，所得溶液混合均匀后经蒸干溶剂和干燥处理，得固体物质C；所述金属配体为邻菲罗啉、氨水、三聚氰胺中的一种或两种以上；b．将步骤a所得固体物质C于500‑1000℃下焙烧得金属/氮/碳的分级多孔电催化剂；所述多孔电催化剂具有孔径范围在50nm‑1μm的大孔、孔径范围在2‑50nm的介孔和孔径范围小于2nm的微孔；其中微孔所提供的比表面积占总比表面积的百分比为70‑93%。