[发明专利]氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂制备及电催化应用

权利要求书

1.氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

1)A、先将氧化镁与含氮配体及多酸配体混合在有机溶剂中，超声分散5～60min，25～80℃下，旋蒸后，得到白色混合物，再在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min～4h，酸洗除去硬模板，水洗至中性后，经真空干燥箱烘干后得氮掺杂的多孔碳载体；

或者，B、直接将氧化镁与含氮配体及羧酸的配体研磨混合，再在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min～4h，在25～80℃下，酸洗除去硬模板，水洗至中性后，经真空干燥箱烘干后得氮掺杂的多孔碳载体；

2)将过渡金属大环配合物溶解或分散在有机溶剂中，再与1)中制备的碳材料混合，超声5～60min，25～80℃下，旋蒸后，在惰性气氛下经高温600-1000℃焙烧30min～4h，在25～80℃下，酸洗除杂质，水洗至中性后得到担载型非贵金属电催化剂。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化镁的质量分数为10～70％；含氮配体与多酸配体的质量比为3/7～7/3；氧化镁与含氮配体的质量比为3/7～7/3。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述含氮配体为三聚氰胺、邻菲罗啉、双氰胺或4.4＇-联吡啶中的一种或两种以上的混合物；所述多酸配体为草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸中的一种或两种以上的混合酸。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)和2)中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或二氯甲烷中的一种或两种以上的混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)和2)中，所述惰性气氛为氩气、氮气、氨气中的一种或两种以上的混合气。

6.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述酸洗除去硬模板的 酸为盐酸、硫酸、硝酸或高氯酸中的一种或两种以上的混合物，酸的浓度为0.1～2M。

7.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述酸洗除杂质酸为盐酸、硫酸、硝酸或高氯酸中的一种或两种以上的混合物，酸的浓度为0.1～1M。

8.根据权利要求1所述的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，过渡金属大环配合物为氯化血红素、铁酞菁或维生素B12中的一种或两种以上的混合物；过渡金属大环配合物于担载型非贵金属电催化剂中的载量为10～70wt％。

9.一种权利要求1-8任一所述制备方法获得的氮掺杂多孔碳担载的非贵金属电催化剂。

10.根据权利要求9所述非贵金属电催化剂在氧还原反应中的应用，在氧还原反应中表现出优异的活性，可与商业Pt/C的氧还原活性相媲美，可应用燃料电池中。