[发明专利]一种含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料电催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料，其特征在于，所述碳材料中含有石墨型氮原子相连的碳五元环结构；

上述含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料的基底为多层石墨烯，具有短程有序石墨结构，石墨烯表面具有氮原子和拓扑缺陷；

上述含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料通过在液相中首先制备出吸附有氯化镁的甘氨酸前驱体，然后在惰性气氛下退火处理制备得到。

2.根据权利要求1所述的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料，其特征在于，所述碳材料中氮原子的原子比例含量为7.61%~11.38%，氮原子中石墨型氮原子的原子比例含量为1.98%~2.33%。

3.一种权利要求1~2任一项所述的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1）将甘氨酸和氯化镁在水中混合，加热溶解后，将体系与乙醇混合，析出沉淀，分离沉淀得到吸附有氯化镁的甘氨酸前驱体；

S2）将吸附有氯化镁的甘氨酸前驱体在惰性气体氛围中加热，然后酸洗除去氧化物杂质，水洗并烘干后得到含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料电催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述甘氨酸、氯化镁、水和乙醇的比例为（0.5g-1g）：（0.75-1.5g）：（5-6mL）：（35-42mL）。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加热溶解的温度为60-70℃；时间为10-15min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2）中加热的温度为600~900℃，所述加热的升温速率为3-5℃/min；所述加热的时间为1-2h。

7.权利要求1~2任一项所述的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料，或权利要求3~6任一项所述的制备方法制备的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料，作为酸性电解液中电催化氧还原催化剂的应用。

8.一种电化学氧还原的方法，包括以下步骤：

在酸性电解液中通入氧气使溶液达到氧饱和，采用电催化剂在氧饱和的电解液中发生电催化氧还原反应；

所述电催化剂为权利要求1~2任一项所述的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料，或权利要求3~6任一项所述的制备方法制备的含有氮掺杂碳五元环结构的类石墨烯碳材料。