[发明专利]一种氮掺杂多孔碳的制备方法及其在燃料电池阴极中的催化应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂多孔碳的制备方法及其在燃料电池阴极中的催化应用，该氮掺杂多孔碳材料以无烟煤为原料，将预处理过后的无烟煤先经过氢氧化钾高温碳化活化，经酸洗、烘干制得煤基活性炭，然后将制得的煤基活性炭与一定比例的三聚氰胺经过机械球磨混合均匀，再次高温碳化，经酸洗、烘干制得最终的氮掺杂多孔碳材料；该氮掺杂多孔碳材料可用于制备燃料电池的阴极氧还原催化剂。本发明利用无烟煤为原料，制备步骤简单，成本低；制备的材料具有大的比表面积及合适的含氮量，作为氧还原反应电催化剂显示出良好的电化学性能，在燃料电池中具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将预先清洗晾干的无烟煤进行机械球磨，过20目筛，得到颗粒均匀的煤颗粒；将筛分后的煤颗粒置于管式炉中惰性气氛下650℃碳化2h，得到预碳化产品；将预碳化产品进行碱洗处理，在40‑60℃条件下1mol L^‑1氢氧化钾溶液中搅拌1‑3h，过滤，水洗至滤液呈中性；然后再进行酸洗处理，在40‑60℃条件下1mol L^‑1稀盐酸溶液中搅拌1‑3h，过滤，水洗至滤液呈中性，产物过夜烘干；(2)按质量比1：4分别称取预处理后的无烟煤与氢氧化钾，研磨混匀后转移至管式炉中，在惰性气氛下于800℃碳化2h，碳化结束后取出，经酸洗、过滤、水洗、烘干得到煤基活性炭；(3)按质量比4‑8：1分别称取三聚氰胺与煤基活性炭，球磨混合后转移至管式炉中，在惰性气氛下于800‑1000℃碳化2h，得到二次碳化产物；(4)将二次碳化产物在40‑60℃条件下用1mol L^‑1稀盐酸溶液酸洗1‑3h，过滤，水洗至滤液呈中性，干燥后得到氮掺杂多孔碳材料。