[发明专利]一种无金属碳基电催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种无金属氮掺杂碳基电催化材料的制备方法，其特征在于：利用苯并咪唑和腺嘌呤两种有机配体作为氮源和碳源，在室温下通过一锅法反应合成金属锌有机骨架作为前驱体，进一步通过惰性气氛下高温热解并脱除金属锌，合成出无金属碳基电催化材料。

2.根据权利要求1所述的一种无金属氮掺杂碳基电催化材料的制备方法，其特征在于：所述利用两种有机配体作为氮源和碳源，在室温下通过一锅法反应合成金属有机骨架作为前驱体，进一步通过惰性气氛下高温热解合成出无金属碳基电催化材料，具体包括如下步骤：

步骤1，ZN-50前驱体的制备：将含有Zn(NO₃)₂的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液快速倒入含有苯并咪唑和腺嘌呤混合配体的甲醇溶液中，室温下搅拌，离心收集沉淀，真空干燥过夜得到白色粉末，即为ZN-50前驱体；

步骤2，C-ZN-50电催化剂的制备：将ZN-50前驱体放入管式炉中心，设置管式炉温度为950℃，通入惰性气氛的气体保护，碳化后在惰性气氛下自然冷却至室温，得到黑色产品，将得到的黑色产品浸泡在王水中，用去离子水清洗到中性，然后再在浓硝酸中浸泡，去除可能存在的锌离子，同样用去离子水清洗到中性，真空干燥得到无金属碳基C-ZN-50材料，即为无金属氮掺杂碳基电催化材料。

3.根据权利要求2所述的一种无金属氮掺杂碳基电催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中苯并咪唑和腺嘌呤混合配体的甲醇溶液制备方法具体为：将苯并咪唑和腺嘌呤以摩尔比1:1同时溶解于甲醇溶液中，即可制得。

4.根据权利要求2所述的一种无金属氮掺杂碳基电催化材料的制备方法，其特征在于：所述Zn(NO₃)₂、苯并咪唑、腺嘌呤的摩尔比为1:1:1～0.8；所述含Zn(NO₃)₂的DMF溶液、甲醇溶液中苯并咪唑和腺嘌呤的浓度分别为0.1mol/L，0.05mol/L，0.05～0.04mol/L。

5.根据权利要求2所述的一种无金属氮掺杂碳基电催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，搅拌时间为6h；所述步骤2中黑色产品浸泡在王水中的时间为6h；所述步骤2中在浓硝酸中浸泡，温度为70℃，浸泡时间为12h；所述步骤2中惰性气氛的气体为氮气或氩气，在惰性气氛的气体存在下以2℃/min升温速率升至200℃后保持2h，再以3℃/min升温速率升到950℃保持碳化时间为5h。