[发明专利]金属间化合物-碳纳米管复合材料及其制法与应用

权利要求书

1.一种金属间化合物-碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于包括：

（1）提供碳纳米管网络宏观体；

（2）对所述碳纳米管网络宏观体进行活化处理，获得掺氮碳纳米管网络宏观体；

（3）将所述掺氮碳纳米管网络宏观体浸渍于金属前驱体溶液，之后经干燥处理获得负载金属前驱体的掺氮碳纳米管网络宏观体，其中，所述金属前驱体溶液中的金属包括Pt和/或Pd，还包括两种或两种以上的过渡金属；所述过渡金属包括Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的任意两种以上的组合；所述负载金属前驱体的掺氮碳纳米管网络宏观体中所述金属前驱体的质量负载量为3~10 wt%；

（4）在保护性气氛下，对所述负载金属前驱体的掺氮碳纳米管网络宏观体于750~950℃进行瞬态电加热高温退火处理100~500 ms，所述瞬态电加热的电流密度为0.1~2.5 A/cm²，获得金属间化合物-碳纳米管复合材料；

所述复合材料中金属间化合物均匀分散于掺氮碳纳米管网络宏观体中，所述金属间化合物中金属元素的种类在3种以上，所述复合材料中金属间化合物的颗粒尺寸小于3 nm，所述金属间化合物中的原子呈有序排列。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用以Fe基催化剂的化学气相沉积法或浮动催化化学气相沉积法中的任一者制备获得所述碳纳米管网络宏观体；所述碳纳米管网络宏观体包括碳纳米管薄膜、碳纳米管纤维、碳纳米管气凝胶、碳纳米管泡沫中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用水热法或煅烧法对所述碳纳米管网络宏观体进行活化氮掺杂处理，获得所述掺氮碳纳米管网络宏观体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧法包括：在氮源气氛中，将所述碳纳米管网络宏观体于400-500℃煅烧处理1-2h，获得所述掺氮碳纳米管网络宏观体。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述氮源气氛包括氨气和惰性气体；所述氨气和惰性气体的体积比为1:1~6；所述惰性气体包括氩气。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在进行所述活化处理前，于1800-2400℃对碳纳米管网络宏观体进行真空除铁处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述金属前驱体溶液包括氯铂酸溶液和/或Pd盐溶液，还包括两种或两种以上的过渡金属的盐溶液；所述金属前驱体溶液浓度为10-30 mmol/L。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述掺氮碳纳米管网络宏观体浸渍于金属前驱体溶液的时间为1-2 h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥处理的方式包括常压干燥、冷冻干燥、超临界干燥中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述瞬态电加热的电流为直流恒电流；所述电流为0.1~2.5 A。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述瞬态电加热的电位为直流恒电位；所述电位为1~60 V。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述保护性气氛包括惰性气体气氛。

13.由权利要求1-12中任一项所述方法制备的金属间化合物-碳纳米管复合材料。

14.权利要求13所述的金属间化合物-碳纳米管复合材料于氧催化或金属空气电池领域中的应用。

15.一种氧功能电催化剂，其特征在于包含权利要求13所述的金属间化合物-碳纳米管复合材料；所述氧功能电催化剂包括氧还原电催化剂或氧还原和氧析出双功能电催化剂。