[发明专利]一种氮/硫/氯共掺杂多级孔碳催化剂及其制备方法

摘要

本发明提供了一种氮/硫/氯共掺杂多级孔碳催化剂及其制备方法。所述的氮/硫/氯共掺杂多级孔碳催化剂，其特征在于，通过将前驱体进行处理得到，所述的前驱体包括质量含量为10～60％的模板剂、质量含量为10～80％的含氮/氯高聚物和质量含量为5～50％的过渡金属盐，上述的质量含量以前驱体的总质量为基准，所述的处理包括第一次焙烧还原处理、碱洗处理、酸洗处理和第二次焙烧还原处理。本发明制备方法简单，容易操作、成本低，产率高等特点，极大减少了对贵金属Pt的依赖，克服了非贵金属催化剂的使用所带来的腐蚀问题，在酸性及碱性燃料电池以、金属‑空气电池、超级电容器、CO2电解还原以及环境废水处理等领域具有广泛应用前景。

主权项

一种氮/硫/氯共掺杂多级孔碳催化剂，其特征在于，通过将前驱体进行处理得到，所述的前驱体包括质量含量为10～60%的模板剂、质量含量为10～80%的含氮/氯高聚物和质量含量为5～50%的过渡金属盐，上述的质量含量以前驱体的总质量为基准，所述的处理包括第一次焙烧还原处理、碱洗处理、酸洗处理和第二次焙烧还原处理；所述的含氮/氯高聚物为聚季铵化[双(2‑氯乙基)醚‑alt‑​1,3‑​双[3‑​(二甲氨基)​丙基]​脲]​，氯化‑1‑乙烯基‑3‑甲基‑1H‑咪唑和二甲基二丙烯基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物中的一种或几种；所述的过渡金属盐为硫酸亚铁，硫酸钴，氯化亚铁和硫酸亚铁的组合，氯化亚铁和硫酸钴的组合，以及氯化亚铁、硫酸亚铁和硫酸钴的组合中的一种以上；其制备方法包括：第一步：将含氮/氯高聚物、模板剂和过渡金属盐分别溶于溶剂盐酸中，将所得的含氮/氯高聚物溶液、模板剂溶液和过渡金属盐溶液在搅拌条件下混合，干燥得到前驱体；第二步：将第一步所得的前驱体在惰性气体气氛保护下升温至600～1000℃进行第一次焙烧还原处理1～3h，得碳化后的催化剂中间体；第三步：将第二步所得的催化剂中间体用过量氢氧化钠于室温下碱洗处理48h以上，抽滤、去离子水清洗后干燥，得一次氮/硫/氯共掺杂多级孔碳材料；第四步：将第三步所得的一次氮/硫/氯共掺杂多级孔碳材料用过量硫酸于加热下酸洗处理6～9h，抽滤、去离子水清洗后干燥，并于惰性气体气氛保护下升温至600～1000℃进行第二次焙烧还原处理1～3h，得氮/硫/氯共掺杂多级孔碳催化剂。