[发明专利]一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂，其特征在于其结构单元为以氮掺杂的碳纳米管(NCNTs)作为导电网络，氮掺杂的超薄碳层包裹的铁钴合金纳米颗粒负载于其上。

2.权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

一，碳纳米管的预处理：清洗去除碳纳米管表面杂质，通过酸处理在碳纳米管的表面产生大量缺陷及含氧表面功能基；

二，铁钴有机配体和三聚氰胺在功能化碳纳米管表面的接枝反应；

三，铁钴有机配体和三聚氰胺接枝的功能化碳纳米管在高温条件下煅烧得到氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的碳纳米管的预处理具体为：将50mg-200mg碳纳米管(CNTs)溶于5mL-10mL丙酮中，常温下搅拌3-5h，洗涤干燥；将干燥后CNTs加入烧瓶中，然后加入50-100mL HNO₃和H₂O₂混合液，开启搅拌，加热升温至60-80℃，回流并搅拌3-5h，冷却后抽滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，在50-80℃的真空烘箱中干燥至恒重，将干燥后的功能化CNTs样品研磨备用。

4.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的铁钴有机配体和三聚氰胺在功能化碳纳米管表面的接枝反应具体为：在搅拌的条件下，将30-100mg的FePc(酞氰铁)和30-100mg的CoPc(酞氰钴)材料超声分散于N,N二甲基甲酰胺(DMF)中获得0.2-1mg mL^-1的FePc-CoPc/DMF混合液，将此混合液加入到200-300mL浓度为0.2-1mg mL^-1的CNTs/DMF溶液中，将获得的混合液在室温条件下搅拌反应3-6h。然后加入1-3g三聚氰胺，继续超声分散处理1-3h，将得到的产物抽滤纯化，去除DMF溶液，最后在60-80℃的真空烘箱中干燥至恒重。

5.根据权利要求2所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的铁钴有机配体和三聚氰胺接枝的功能化碳纳米管在高温条件下煅烧得到氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂具体为：将上述获得的固体粉末材料置入石英舟中，在管式炉中分两段进行煅烧，煅烧条件为：在惰性气体或还原性气体氛围中，从室温加热到400-450℃，升温速率为1-3℃min^-1，保温2-4h，之后以5-10℃min^-1的升温速率至700-850℃，保温1-3h，最后降温至室温，得到黑色固体粉末，并在0.5-1M H₂SO₄溶液中浸泡24-36h，去除表面未反应的FePc，CoPc和三聚氰胺。

6.根据权利要求3所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于，作为优选，步骤一中，所述双氧水的质量百分比为10-35％，硝酸的质量百分比为5-10％，其中5-10％硝酸与10-35％双氧水的体积比为2-3:。

7.根据权利要求3所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述酞氰铁与酞氰钴的质量比为1-3.5：1-3.5。

8.根据权利要求3所述的一种氮掺杂碳纳米管负载的氮掺杂碳包覆铁钴合金双功能催化剂的制备方法，其特征在于，作为优选，步骤三中，所述惰性气体或还原性气体氛围为N₂、Ar、N₂与H₂混合气体或Ar与H₂混合气体。