[發明專利]電催化材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210362812.5
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114678545A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 方靜;王小涵;王夢然;周言根;李思敏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M4/96;H01M12/08
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 肖小龍

1.一種電催化材料，其特征在于，所述電催化材料由摻氮碳基底和合金納米晶組成，所述摻氮碳基底為珊瑚狀結構，所述合金納米晶與摻氮碳基底復合、并均勻分散于摻氮碳基底。

2.如權利要求1所述的電催化材料，其特征在于，所述的合金納米晶的粒徑尺寸為5~15nm；所述的合金包括鐵、鈷、鎳、錳、銅、鋅、錫、銦和鉻中的至少兩種。

3.如權利要求1所述的電催化材料，其特征在于，電催化材料中，碳基底的含量為20~60wt.%；氮含量為2~15wt.%。

4.一種電催化材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將金屬源、碳源和氮源分散于混合溶劑中進行溶劑熱反應，得前驅體材料；

（2）將步驟（1）所得前驅體材料進行熱裂解反應，得電催化材料。

5.如權利要求4所述的電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中：

所述的金屬源包括能提供鐵、鈷、鎳、錳、銅、鋅、錫、銦和鉻的金屬前驅體，優選為鐵、鈷、鎳、錳、銅、鋅、錫、銦和鉻的檸檬酸鹽、硫酸鹽、氯化鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、硝酸鹽中的至少兩種；

所述的碳源為含碳有機物，優選為氮川三乙酸、單寧酸、油酸、氨基酸多巴胺及纖維素中的至少一種；

所述的氮源為含氮有機物，優選為三聚氰胺、尿素、水合肼、咪唑及其衍生物、氨基酸及乙二胺中的至少一種；

所述的混合溶劑包含異丙醇、甲醇、乙醇、乙二醇、苯、甲苯、環己烷、乙腈中的至少一種和水。

6.如權利要求5所述的電催化材料的制備方法，其特征在于，金屬源、碳源的質量比為1:5~1:20；金屬源、氮源的質量比為1:20~1:60。

7.如權利要求5或6所述的電催化材料的制備方法，其特征在于，所述混合溶劑中，水和其他溶劑的體積比為1：0.2~3；加入金屬源、碳源和氮源后混合溶液中固液比為1:10~100。

8.如權利要求4所述的電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，溶劑熱反應的溫度為80~120℃，保溫5~24 h，反應產物充分洗滌、干燥后得到前驅體材料。

9.如權利要求4所述的電催化材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）具體為：將步驟（1）所得前驅體置于氬氣或氮氣氣氛中，以1~15℃/min的升溫速率升溫至700~1200℃，保溫0.5~12h，后自然冷卻到室溫，得電催化材料。

10.一種如權利要求1~3任一項所述的電催化材料或如權利要求4~9任一項所述的制備方法制備得到的電催化材料在電催化氧還原反應和氧析出反應中的應用。