[发明专利]一种氮掺杂碳包覆金属复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂碳包覆金属复合材料，其通过尿素与乙酰丙酮金属配合物反应制备得到，所述氮掺杂碳包覆金属复合材料为片层状结构，氮原子均匀掺杂在碳材料基体中，金属纳米颗粒被碳材料所包覆，所述碳材料基体上存在多个纳米孔，所述纳米孔的孔径为3～20nm，所述金属纳米颗粒的粒径为5～50nm。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳包覆金属复合材料，其特征在于，所述纳米孔的孔径为3～10nm，优选为3.8nm，所述金属纳米颗粒的粒径为10～30nm，优选为15nm；

优选地，所述复合材料的比表面积为300～500m²/g，优选为430m²/g；

优选地，所述碳材料为石墨化碳；

优选地，所述金属选自铁、钴、镍、铜或锌中的一种或多种，优选地，所述金属选自铁、钴或镍中的一种或多种，更优选地，所述金属为钴。

3.一种制备权利要求1或2所述的氮掺杂碳包覆金属复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将尿素和乙酰丙酮金属配合物混合均匀后在研磨机上研磨1～5h来制备研磨混合物，其中研磨机的转速为200～500rpm，尿素和乙酰丙酮金属配合物的质量比为1：0.05～0.2；

(2)将步骤(1)所得的研磨混合物在惰性气氛下升温至650～900℃，并在该温度下处理1～3h，最终制得所述氮掺杂碳包覆金属复合材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述乙酰丙酮金属配合物中的金属选自铁、钴、镍、铜或锌中的一种或多种，优选地，所述金属选自铁、钴或镍中的一种或多种，更优选地，所述金属为钴。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，尿素和乙酰丙酮金属配合物的质量比为1：0.125～0.2，优选地，在步骤(1)中，研磨时间为1～2h，研磨机的转速为200～400rpm。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，处理温度为700～800℃，优选为700℃或800℃，更优选为700℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述惰性气氛选自氩气、氦气或氮气中的一种或多种，处理时间为1～2h。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，升温速率为1～20℃/min，优选为1～3℃/min，更优选为3℃/min。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述乙酰丙酮金属配合物为乙酰丙酮钴(III)，在步骤(1)中的研磨时间为2h，研磨机的转速为400rpm，尿素和乙酰丙酮钴(III)的质量比为1：0.125；在步骤(2)中，所述惰性气氛为氩气，升温速率为3℃/min，处理温度为700℃，处理时间为2h。

10.根据权利要求1或2所述的氮掺杂碳包覆金属复合材料或根据权利要求3至9中任一项所述的方法制备的氮掺杂碳包覆金属复合材料作为电催化剂的应用。