[发明专利]一种双金属-氮掺杂碳纳米电催化材料的制备方法

权利要求书

1.一种双金属-氮掺杂碳纳米电催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)将三价铁源化合物溶于聚乙烯醇溶液中，搅拌加入含氮聚合物单体，得到混合溶液A；室温下聚合反应一定时间后，经过絮凝、分离、洗涤过程得到聚合物纳米材料；

(b)将步骤a中的聚合物纳米材料按一定的质量比例加入Fe-M双金属氯化物和低熔点氯化盐，经过混合、干燥得到熔盐包覆聚合物前驱体；其中，M＝Ni，Co或Mn；

(c)将步骤b中得到的熔盐包覆聚合物前驱体放入管式炉中，在惰性气体保护下高温退火得到碳化产物；

(d)将步骤c中得到的碳化产物进行粉碎、酸洗、水洗、干燥得到双金属-氮掺杂碳纳米电催化材料。

2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中，所述三价铁源化合物为硝酸铁、硝酸铁水合物、氯化铁或氯化铁水合物的一种或多种混合物；所述含氮聚合物单体为苯胺、苯胺衍生物、吡咯、吡咯衍生物、苯二胺或苯二胺衍生物的一种或多种的混合物；所述聚乙烯醇为具有不同聚合度、醇解度的聚乙烯醇中的一种或多种混合物，聚乙烯醇溶液浓度为2％～5％；

混合溶液A中，含氮聚合物单体的浓度为0.25～1mol/L，三价铁源化合物浓度为含氮聚合物单体浓度的2.3倍；

所述聚合反应的时间为2～5小时，所述絮凝过程主要通过乙醇、丙醇或丁醇小分子醇溶剂进行絮凝。

3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)中，所述的双金属氯化物为铁的氯化物或水合氯化物与钴、镍、锰氯化物或水合氯化物中的任意一种进行混合；所述的低熔点氯化盐为氯化锂、氯化锌或者其混合物；

所述聚合物纳米材料与Fe-M双金属氯化物的质量比为1:1～1:5，聚合物纳米材料与低熔点氯化盐质量比控制在1:10，双金属之间的摩尔比M/Fe控制在1:1～1:10之间；所述混合方法为搅拌、超声、研磨或球磨。

4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)中，所述高温退火指在高纯氮气或氩气保护下，以5～10℃/min的速率升温到800～1000℃，并保持1～2小时。

5.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：步骤(d)中，所述的酸洗步骤用到的酸为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸中的任意一种或混合酸，酸浓度在1～2mol/L之间；粉碎过程为手工研磨或机械球磨；酸洗、水洗过程通过超声、搅拌、离心完成，洗涤次数为1～3次。

6.一种双金属-氮掺杂碳纳米电催化材料，其特征在于，是通过权利要求1～5中任一项所述制备方法制得的。

7.将权利要求6所述的双金属-氮掺杂碳纳米电催化材料用作电极催化剂或电极储能材料的用途。

8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述用作电极催化剂时，用于燃料电池、金属-空气电池、二氧化碳还原或电解水。

9.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述用作电极储能材料时，用于锂离子电池、钠离子电池、锂-硫电池或超级电容器。