[发明专利]钴氮共掺杂多孔碳微球材料的制备及应用

摘要

本发明公开了钴氮共掺杂多孔碳微球材料的制备及应用，本发明用于燃料电池阴极氧还原反应电催化剂。该材料采用海藻酸钠、六水合硝酸钴、2‑甲基咪唑为原料，制备方法是将海藻酸钠溶液通过电喷的方法制成凝胶微球，以硝酸钴溶液作为接收液并浸渍微球12h，使钴离子与钠离子进行充分的离子交换，使用无水乙醇和去离子水各洗涤两遍后冷冻干燥，之后将微球置于2‑甲基咪唑的甲醇溶液中室温反应12h后分别使用无水乙醇和去离子水洗涤多次并冷冻干燥，经管式炉碳化处理后得到钴氮共掺杂多孔碳微球材料。本发明工艺简单，绿色环保，且制备的碳微球材料电催化性能良好，在杂原子掺杂碳基氧还原电催化剂领域具有重要的价值与意义。

主权项

钴氮共掺杂多孔碳微球材料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)配制一定浓度的海藻酸钠水溶液，并将其加入注射器中，以硝酸钴水溶液为接收液，使用静电纺丝机电喷得到凝胶微球,静置12h，使钴离子与钠离子得到充分的离子交换,分别使用无水乙醇和去离子水洗涤微球两次，将上述微球放入冷冻干燥机中冷冻干燥得到海藻酸钴微球；(2)将上述微球置于一定浓度的2‑甲基咪唑的甲醇溶液中室温下搅拌12h，钴离子与2‑甲基咪唑结合形成ZIF‑67并原位生长于微球表面和内部，使用乙醇和去离子水洗涤多次后冷冻干燥，得到海藻酸钴/ZIF‑67气凝胶；(3)将海藻酸钴/ZIF‑67气凝胶在管式炉氮气氛中经一定碳化工艺热处理得到钴氮共掺杂多孔碳微球材料。