[发明专利]一种担载型空心球炭材料及其制备方法与在电催化中的应用

权利要求书

1.一种担载型空心球炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）空心球炭载体的制备

将一定量的模板剂加入到乙醇和碱溶液a的混合液中，再加入多巴胺盐酸盐或多巴胺盐酸盐衍生物，经搅拌、离心、水洗至中性、干燥后在惰性气氛中程序升温至800~1000^oC处理0.5~4 h，用碱溶液b洗去模板剂、然后水洗至中性后干燥得到空心球炭载体；所述模板剂为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的一种或者两种以上的混合物；

（2）担载型催化剂的制备

将过渡金属大环配合物和步骤（1）制备的载体溶解或分散在有机溶剂中超声10~60min，旋蒸、在惰性气氛下500~1000 ^oC焙烧0.5~8 h，在25~80 ˚C下，用酸溶液洗除杂质，水洗至中性后，烘干，得到所述担载型空心球炭材料。

2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的模板剂和乙醇的体积比为1/1000~1/5；所述的乙醇和碱溶液a的混合液中，乙醇与碱溶液a的体积比0.1~5；步骤（1）中所述碱溶液a为NaOH溶液、KOH溶液、氨水中的一种或两种以上的混合液；所述碱溶液a的摩尔浓度范围为1~3 M。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的多巴胺盐酸盐及其衍生物为左旋多巴胺、二羟基苯基丙基甲基丙烯酰胺、氢醌、邻苯二酚中的一种或两种以上的混合物；步骤(1)中，所述的搅拌速率为200~1000 rpm；搅拌时间为0.5~24 h；离心的速率为3000~15000 rpm；离心时间为3~20 min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述的惰性气氛独立选自于氩气、氮气、氨气、二氧化碳或氦气中的至少一种；气体流量为50~100 mLmin^-1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的碱溶液b为NaOH、KOH、NaHCO₃、KHCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃中的一种或两种以上的混合物；摩尔浓度为1~3 M；碱洗温度为25~60 ˚C；碱洗时间为6~24 h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的过渡金属大环配合物为氯化血红素、铁酞菁、钴酞菁、维生素B12、四甲氧基苯基卟啉钴、四甲氧基苯基卟啉铁、5,10,15,20 -四（4 -氨基苯基）卟啉铁（Ⅲ）、5,10,15,20 -四（4 -氨基苯基）卟啉钴（II）、5,10,15,20-四（4-磺酸基苯基）卟啉铁、5,10,15,20-四（4-磺酸基苯基）卟啉钴、四苯基卟啉钴、四苯基卟啉铁、四羧基苯基卟啉钴、四羧基苯基卟啉铁、四羟基苯基卟啉钴、四羟基苯基卟啉铁中的一种或两种以上的混合物；过渡金属与空心球炭载体的质量比为0.1~5 %。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的有机溶剂为甲醇、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。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，酸洗除去杂质的酸为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸或高氯酸中的一种或两种以上的混合液；酸的浓度为0.1~2 M；酸洗温度为25~80 ˚C；酸洗时间为3~24 h。

9.一种权利要求1-8任意一项所述制备方法制备的担载型空心球炭材料。

10.一种权利要求9所述的担载型空心球炭材料在电催化中的应用。