[发明专利]含氮碳材料的制备及作为氧还原电催化剂在燃烧电池中的应用

摘要

本发明提供了一种高含氮碳材料的制备方法，属于碳复合材料技术领域。本发明以价格低廉的天然黄豆为C源，复合一定量的氯化盐，在惰性气体的保护下，经过两次碳化，制得的高含氮碳材料具有很高的比表面积。实验表明，以本发明制备的高含氮碳材料作为氧还原催化剂用于制备质子交换膜燃料电池，具有稳定性好、活性高、不易中毒等优点，更重要的是，本发明的高含氮碳材料在制备过程中使用的原料都不是贵金属，实现了燃料电池中氧还原催化剂的非贵金属化，从而大大地降低氧还原催化剂的成本，有利于燃料电池的产业化。

主权项

一种高含氮碳材料的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）将黄豆干燥、粉碎、在球磨机中球磨4~6 h，得到黄豆粉；（2）在质子性溶剂中，将黄豆粉与氯化盐以90~99%、1~10%的质量百分比混合，超声分散10~20 min、搅拌10~20 min，蒸发掉溶剂，得到混合固体粉末；（3）将混合固体粉末在氧化锆球磨罐内球磨2~4 h；然后置于管式炉中，逐渐升温至600~1000℃，在N2保护下炭化1~2 h，得一次碳化材料；（4）将一次碳化材料在氧化锆球磨罐内球磨4~6 h后，充分分散到丙酮中，于50 ~ 60℃下回流2~6 h；抽滤、去离子水清洗后干燥，再用硝酸与双氧水的混合水溶液于室温下氧化处理12~24 h，洗涤，过滤，干燥，得二次碳化材料；（5）将二次碳化材料置于管式炉中，升温至600~1000℃，在惰性气体保护下二次炭化1 ~ 2 h；然后用硝酸与双氧水的混合水溶液，于室温下氧化处理12~24 h，洗涤，过滤，干燥，研磨，既得非贵金属氧还原电催化剂。