[发明专利]具有纳米三明治结构的燃料电池阴极非金属催化剂及制备

权利要求书

1.一种燃料电池非金属催化剂，其特征在于：该催化剂具有三维纳米三明治结构，成份上由碳和氮两种元素共同组成。

2.根据权利要求1所述的燃料电池非金属催化剂，其特征在于：所述的三维纳米三明治结构由石墨烯片层与中间相的纳米导电碳颗粒组成，其层间距取决于纳米导电碳的粒径。

3.根据权利要求1所述的燃料电池非金属催化剂，其特征在于：所述的碳的来源为石墨烯，纳米导电碳，纳米导电碳包括纳米导电碳黑、纳米石墨球、碳纳米管、碳纳米纤维；纳米导电碳黑、纳米石墨球粒径为5~80nm，碳纳米管、碳纳米纤维的管径为2~80nm。

4.根据权利要求1所述的燃料电池非金属催化剂，其特征在于：所述的氮主要被掺杂于石墨烯与纳米导电碳的结构中。

5.权利要求1所述的燃料电池非金属催化剂的制备方法，其特征在于制备过程依次为：

步骤1：将氧化石墨烯，纳米导电碳在去离子水中超声分散均匀，经旋转蒸发仪除去大部分水分，然后冷冻干燥，除去所有水分，得到蓬松的灰褐色层状固体；

步骤2：将步骤1所得层状固体研磨成粉，在氮源存在的气氛中，600-1000℃热处理20-60min，得到黑色催化剂粉末，即为非金属催化剂，所述氮源为尿素、聚苯胺、聚吡咯、三聚氰胺、氨气或氨水。

6.权利要求1所述的燃料电池非金属催化剂的应用，其特征是应用于质子交换膜燃料电池或碱性燃料电池阴极催化剂。