[发明专利]氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金的制备方法

说明书

本发明涉及氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金的制备方法，包括如下步骤：将果胶、三聚氰胺、硝酸钴、硝酸镍加入到去离子水中，进行水热反应，得到中间产物；将中间产物在氮气氛围下炭化，得到氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金。发明通过简单的水热法，制备出氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金。所述制备方法反应步骤少、化学试剂消耗量低、操作简单、反应周期短、且原料来源广泛、简单易得、节能环保、节约成本。

技术领域

本发明涉及氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金的制备方法，属于合金领域。

背景技术

在绿色能源方面，催化化学的研究为氢能的高效转化与利用提 供了各种催化反应路径，为氢能的化学储存和释放以及生物质原料的转化和利用提供了有 效的技术路线。多孔碳材料，由于具有电导率高、耐酸碱性、比表面积大以及可调的孔隙结构等优点，已被广泛应用于催化剂的载体、电催化、超级电容器等领域。然而，单一的碳材料使电化学惰性和较差的催化活性。杂原子掺杂的碳材料可以提高碳材料的活性，主要是由于杂原子的引入可以活化杂原子附近的碳原子获得更多的反应位点，使原始无催化活性的碳材料变得较为活跃。例如，氮原子的掺入促使碳材料的表面形成多种官能团，增强其化学吸附能力。并且碳材料表面的孤对电子可以增强碳材料的电子传输能力，提高材料的导电性能。然而，由于有限的比表面积，使得可暴露的活性位点较少，导致大多数氮掺杂的催化剂不能够与Pt基催化剂相抗衡。迄今为止，最有效的商业可利用的氧还原催化剂是铂贵金属基催化，然而由于铂基贵金属的储量稀少，成本昂贵，严重阻碍了贵金属催化剂的大量使用。廉价和高效的金属基催化剂的开发对于降低金属基催化剂的生产成本具有非常重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金的制备方法，包括如下步骤：

A、将果胶、三聚氰胺、硝酸钴、硝酸镍加入到去离子水中，进行水热反应，得到中间产物；

B、将中间产物在氮气氛围下炭化，得到氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金。

作为本发明的优选实施方案，所述硝酸钴和硝酸镍的总用量与果胶、三聚氰胺的质量比为1:0.5-2:15:20。

作为本发明的优选实施方案，所述硝酸钴和硝酸镍的总用量与果胶、三聚氰胺的最佳质量比为1:1:15:20。

作为本发明的优选实施方案，所述水热的具体步骤为：升温至100-180℃，恒温10-14h。

作为本发明的优选实施方案，所述水热的具体步骤为：升温至120℃，恒温12h。

作为本发明的优选实施方案，所述水热的具体步骤：以2～5℃/min的升温速率升温至100-180℃。

作为本发明的优选实施方案，所述水热的具体步骤为：以3℃/min的升温速率升温至100-180℃。

作为本发明的优选实施方案，所述炭化的具体步骤为：升温至800-950℃，恒温10～24h。

作为本发明的优选实施方案，所述炭化的具体步骤为：以5～10℃/min的升温速率升温至800-950℃。

作为本发明的优选实施方案，所述炭化的具体步骤为：以8℃/min的升温速率升温至900℃，恒温12h。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明通过简单的水热法，制备出氮掺杂多孔碳微球包覆Ni/Co合金。所述制备方法反应步骤少、化学试剂消耗量低、操作简单、反应周期短、且原料来源广泛、简单易得、节能环保、节约成本。