[发明专利]一种氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂及其用途

权利要求书

1.一种氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，该催化剂由载体氮掺杂介孔碳以及负载在氮掺杂介孔碳上的不同金属M₁、M₂组成，所述金属M₁和M₂均为Cu、Co、Fe、Ni、Al和Zn中的任意一种，金属M₁和M₂质量比为(0.1～10):1，所述金属M₁和M₂在催化剂中的总负载量为5～30wt％。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，该催化剂使用浸渍法制得，具体包括如下步骤：

S11、将模板剂F127、芳香酚、乌洛托品加入去离子水中，于40～50℃下搅拌均匀，得到溶液A；另取乌洛托品、三聚氰胺加入去离子水中，于80～90℃下搅拌至澄清，得到溶液B；将溶液A、B混合均匀，80～90℃下回流反应一段时间，将回流反应的产物过滤分离得到反应聚合物，烘干得到NMPC前驱体，将NMPC聚合物前驱体退火制得NMPC载体；

S12、将金属M₁、M₂的可溶性盐和/或可溶性有机化合物溶解在水或有机溶剂中，搅拌均匀，得到含有金属M₁和M₂的混合溶液；

S13、在含有金属M₁和M₂的混合溶液中加入NMPC载体，常温下搅拌混合均匀后，在70～80℃真空干燥，得到固体催化剂前驱体；

S14、将固体催化剂前驱体在H₂或N₂或H₂、N₂混合气体的氛围下退火还原，制备得到金属M₁和M₂负载的氮掺杂介孔碳催化剂即M₁-M₂@NMPC；

其中，步骤S11、S12不分先后顺序。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，该催化剂使用原位一锅法制得，具体包括如下步骤：

S21、芳香酚、乌洛托品加入去离子水中，40～50℃下搅拌均匀，得到溶液C；另取乌洛托品、三聚氰胺、模板剂F127加入去离子水中，于80～90℃下搅拌至澄清，得到溶液D；

S22、将溶液C、D混合均匀，加入金属M₁、M₂的可溶性盐和/或可溶性有机化合物，然后在80～90℃回流下反应一段时间，将反应液直接烘干，得到M₁-M₂@NMPC催化剂前驱体；

S23、将M₁-M₂@NMPC催化剂前驱体在H₂或N₂或H₂、N₂混合气体的氛围下退火还原，制备得到金属M₁和M₂负载的氮掺杂介孔碳催化剂即M₁-M₂@NMPC。

4.根据权利要求2或3所述的氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，所述芳香酚为苯酚、二苯酚、烷基取代二苯酚、间三苯酚、间二苯酚中的一种或两种以上。

5.根据权利要求2或3所述的氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，所述浸渍法和原位一锅法中使用芳香酚、乌洛托品和三聚氰胺的总量的摩尔比为(1～10):1:(1～10)。

6.根据权利要求2所述的氮掺杂介孔碳负载合金纳米催化剂，其特征在于，步骤S11中所述模板剂F127的添加量为芳香酚、乌洛托品和三聚氰胺总量的5～30wt％，步骤S13的混合溶液中添加NMPC载体的量为所述混合溶液的5～30wt％。