[發明專利]N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202211573399.3
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115881982A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 余宇翔;吳杭翼
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M12/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

1.N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將科琴黑和三聚氰胺進行研磨混合，在管式爐中進行煅燒得到氮摻雜的碳材料；

(2)將Pluronic F-127、氮摻雜的碳材料和三聚氰胺加入乙醇溶液中進行超聲分散得到溶液A；將硝酸鐵、硝酸鈷和鄰苯二胺加入乙醇溶液中超聲溶解得到溶液B，并把溶液B滴加到溶液A中并混合攪拌，反應后蒸干，放入管式爐中煅燒得到f-FeCo/NC前體粉體；

(3)將f-FeCo/NC前體粉體研磨均勻，利用次亞磷酸鈉在管式爐中進行煅燒磷化，得到N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑，記為f-FeCo/NPC。

2.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述科琴黑是一種導電炭黑，步驟(1)所述科琴黑與三聚氰胺的投料質量比為1:(10-20)，步驟(1)所述煅燒的溫度為800℃-900℃，步驟(1)所述煅燒的升溫速率為2.9-3.1℃/min；步驟(1)所述煅燒的時間為2-3小時，步驟(1)所述煅燒的保護氣體為氬氣和氮氣中任意一種。

3.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硝酸鐵與硝酸鈷的投料物質的量之比為(1-2)：1，所述硝酸鐵與氮摻雜的碳材料的投料質量比為(1-2)：1，所述硝酸鐵的質量與加入溶液B中的乙醇溶液的體積之比為0.01-0.02g/mL；所述Pluronic F-127的質量與加入溶液A中的乙醇溶液的體積之比為0.01-0.02g/mL；所述三聚氰胺的質量與加入溶液A中的乙醇溶液的體積之比為0.050-0.075g/mL；所述鄰苯二胺的質量與加入溶液B中的乙醇溶液的體積之比為0.02-0.04g/mL。

4.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述超聲的時間為30-50min；步驟(2)所述攪拌的時間為2-3小時。

5.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述蒸干的溫度為70℃-90℃，步驟(2)所述蒸干的時間為3-6小時。

6.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述煅燒分為兩個階段，第一階段為以1.9-2.1℃/min的升溫速率升溫至300℃-350℃并保溫2-3h；第二階段為以1.9-2.1℃/min的升溫速率升溫至.800℃-850℃并保溫2-3h，所述煅燒的保護氣體為氬氣和氮氣中任意一種。

7.根據權利要求1所述的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述f-FeCo/NC前體和次亞磷酸鈉的質量比為1:(10-15)；步驟(3)所述煅燒的溫度是300℃-350℃，步驟(3)所述煅燒的升溫速率為2.9-3.1℃/min；步驟(3)所述煅燒的時間為2-3小時，步驟(3)所述煅燒的保護氣體為氬氣和氮氣中任意一種。

8.權利要求1-7任一項所述制備方法制備得到的N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑。

9.權利要求8所述N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑在電催化氧還原反應或電催化析氧反應中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述N、P共摻雜多孔碳納米片負載FeCo空心納米球的雙功能電催化劑在制備鋅-空氣電池陰極材料中的應用。