一种氮掺杂多孔碳纳米片复合材料的制备方法和应用

摘要

一种氮掺杂多孔碳纳米片复合材料的制备方法，以三聚氰胺和邻菲罗啉铁的混合物为前驱体，在管式炉、惰性气体环境中高温碳化处理，然后在酸溶液中除去溶解的铁的化合物，即得到碳包覆的碳化铁纳米颗粒的多孔碳纳米片层。本发明的优点是：该制备方法工艺简单、原料便宜、易于实施；制备的复合材料中，碳化铁均匀的分散在碳纳米片层中，使得该复合材料具有高的比表面积和孔体积，碳化铁纳米粒子完全的被石墨化的碳包覆，不易被氧化、腐蚀；该复合材料在酸性电解液稳定，可有效地提高其电池化活性，作为电催化剂应用具有较高的电催化效率，在掺杂碳纳米复合材料制备及质子膜燃料电池电催化领域具有重要的价值和意义。

主权项

一种氮掺杂多孔碳纳米片复合材料的制备方法，其特征在于：所述氮掺杂多孔碳纳米片复合材料具有氮掺杂的多孔碳纳米片中嵌入了碳化铁纳米粒子，碳化铁纳米粒子被外面的石墨化的碳层包覆住，碳包覆碳化铁纳米粒子均匀分布于氮掺杂多孔碳纳米片复合材料中，制备步骤如下：1)将邻菲罗啉溶于乙醇中，然后加入硫酸亚铁，搅拌至硫酸亚铁溶解，并搅拌的条件下加入三聚氰胺，继续搅拌至均匀凝胶状，最后放到80℃烘箱干燥12h，研磨成粉得到前驱体；2)将上述前驱体放入石英舟后置于管式炉中，在氮气气氛中升温至700‑1000℃碳化反应，碳化时间为1‑5h，反应结束之后，氮气气氛中自然冷却至室温；3)将上述碳化后的前驱体与硫酸溶液混合，在90℃条件下反应8小时，离心后用去离子水洗涤至中性，在100℃下烘箱干燥12h，得到酸洗后的前驱体；4)将干燥的酸洗后的前驱体再次放到石英舟中，在氮气气氛中升温至700‑1000℃碳化反应，碳化时间为1‑5h，反应结束之后，氮气气氛中自然冷却至室温，得到氮掺杂多孔碳纳米片复合材料。