[發明專利]一種Ce-N共摻雜二維多孔碳材料的制備方法在審

申請號：	201810075378.6	申請日：	2018-01-25
公開（公告）號：	CN108190856A	公開（公告）日：	2018-06-22
發明（設計）人：	何建平;李晶晶;夏偉;王濤;郭虎;宋力;龔浩;范曉莉;黃現禮	申請（專利權）人：	南京航空航天大學
主分類號：	C01B32/05	分類號：	C01B32/05
代理公司：	江蘇圣典律師事務所 32237	代理人：	賀翔
地址：	210016 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	多孔碳材料共摻雜催化劑二維制備質子交換膜燃料電池催化活性二維結構陰極材料葉片狀介導位點吸附摻雜合成應用展示開發
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【說明書】：

本發明公開了一種Ce?N共摻雜二維多孔碳材料的制備方法，通過使用一種水溶液介導法合成Ce?N共摻雜的葉片狀多孔碳材料。本發明制得的產品為二維結構，且由于Ce的摻雜獲得了更多的缺陷位點，能夠吸附更多O₂，使得其催化活性高于商業Pt/C催化劑，在催化劑的開發中展示了新的方向和應用前景，有望作為陰極材料取代Pt/C催化劑用于質子交換膜燃料電池中。

技術領域

本發明屬于納米碳材料領域，具體涉及一種Ce-N共摻雜二維多孔碳材料的制備方法。

背景技術

近年來，質子交換膜燃料電池和電催化的改性引起人們廣泛地關注。由于陰極反應過程的緩慢動力學，抑制了燃料電池的快速發展。Pt/C催化劑在該體系中的引入可以有效提高質子交換膜燃料電池性能，但是Pt/C價格昂貴且穩定性及耐甲醇性能差，所以急需設計一種非貴金屬摻雜的碳材料來作為催化劑促進氧氣還原反應；但作為非貴金屬摻雜的碳材料ZIF(類沸石咪唑骨架材料，簡稱ZIF，主要以Zn或Co離子與咪唑或咪唑衍生物等有機配體自組裝形成的)衍生物，由于在高溫下不穩定，易坍塌成塊狀，破壞形貌及孔結構，導致其比表面積大幅減少，電催化性能遠低于Pt/C。

發明內容

本發明的目的在于提出一種Ce-N共摻雜二維多孔碳材料的制備方法，該制備方法簡單，制作成本低廉，有望應用于質子交換膜燃料電池中。

本發明采用如下技術方案：

一種Ce-N共摻雜二維多孔碳材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將Zn(NO₃)₂·6H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O溶解于溶劑中形成A溶液，將2-甲基咪唑和Ce₂(OH)₄SO₄·2H₂O溶解在溶劑中形成B溶液，然后將兩種溶液混合、攪拌得到混合溶液，所述混合溶液靜置過夜；

(2)步驟(1)所述混合溶液靜置過夜后經離心、淋洗及真空干燥得到淡紫色固體粉末；

(3)將步驟(2)所述淡紫色固體粉末在惰性氣體下碳化得到Ce-N共摻雜的二維多孔碳材料。

進一步的，步驟(1)中所述Co(NO₃)₂·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O質量比為1：0.25～4；所述Ce₂(OH)₄SO₄·2H₂O和2-甲基咪唑的質量比1:5～10；所述2-甲基咪唑質量與Zn(NO₃)₂·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O兩種金屬鹽總質量比為1:2～5。