[发明专利]一种用于析氢氧还原的多位点复合纳米管及其制法与应用

权利要求书

1.一种用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述纳米管以氮掺杂的多孔碳为碳源，以三聚氰胺为氮源，以过渡金属颗粒作为生长位点，复合形成竹节状结构；纳米管的表面和内部负载过渡金属颗粒；该纳米管中含有原子分散的四配位金属-氮位点、不与金属发生配位的氮掺杂位点以及位于纳米管边缘的低配位金属-氮位点，所述过渡金属包括Fe、Co、Ni、Mn中的至少一种，所述制备方法包括以下步骤：

(1) 以2-甲基咪唑，六水合硝酸锌为原料经水浴法得到的沸石咪唑骨架结构材料，再将沸石咪唑骨架结构材料经高温热解得到氮掺杂的多孔碳载体；

(2) 将氮掺杂的多孔碳载体、过渡金属盐、三聚氰胺加入溶剂中进行磁力搅拌混合，获得浓稠的混合前驱体浆液；

(3) 将混合前驱体浆液进行旋转蒸发，并将干燥后的粉末收集并研磨直到获得粉末前驱体；

(4) 将粉末前驱体置入管式炉中，通入惰性气氛进行煅烧得到黑色碳材料粉末，然后经过酸洗、抽滤、干燥，制备出复合纳米管材料。

2. 根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，2-甲基咪唑与六水合硝酸锌的摩尔比为9：1~7：1；高温热解的温度为900~1100℃，时间为1~2 h。

3.根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，过渡金属盐、三聚氰胺和氮掺杂的多孔碳载体的质量比为3~5：32~64：1；其中，过渡金属盐为Fe、Co、Ni、Mn的氯化物、硝酸盐、乙酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、乙酰丙酮基化合物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，溶剂为超纯水、甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮、乙二醇、异丙醇、丁醇、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺之中的至少一种；搅拌温度为20℃~30℃。

5.根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，旋转蒸发温度为80℃~100℃，旋转蒸发操作时长为0.5~2h。

6. 根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，惰性气氛为氮气或氩气，煅烧温度范围为800℃~1000℃，热解保持时长范围为0.5~2 h。

7.根据权利要求1所述的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，酸洗用的溶液类型为稀硫酸、稀盐酸、稀高氯酸、稀硝酸中的任意一种，浓度为0.1~1M，酸洗温度为25℃~40℃，酸洗时长为1~6天。

8.一种权利要求1所述的制备方法制得的用于析氢氧还原的多位点复合纳米管在电解水或锌-空气电池中作为电催化剂的应用。