[发明专利]一种钴-氮掺杂二维介孔碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，其具有二维片层结构，并且含有介孔。

2.根据权利要求1所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，其中所述二维片层的厚度为3～10nm。

3.根据权利要求1或2所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，所述钴的掺杂量为1.0wt％～2.0wt％，相对于所述钴-氮掺杂二维介孔碳材料的总重量计。

4.根据权利要求1或2所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，所述氮包括吡啶型氮、石墨型氮和吡咯型氮，优选以吡啶型氮和石墨型氮为主。

5.根据权利要求1或2所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，所述氮的掺杂量为2.0wt％-6.0wt％，相对于所述钴-氮掺杂二维介孔碳材料的总重量计。

6.根据权利要求1或2所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料，其特征在于，所述钴-氮掺杂二维介孔碳材料的比表面积为200.0～300.0m²/g，平均孔径为10.0～30.0nm。

7.制备权利要求1-6中任一项所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

i)：提供Co(OH)₂纳米片；

ii)：提供钴-氮掺杂二维介孔碳材料：使Co(OH)₂纳米片、苯胺和过硫酸铵在溶剂中反应，将得到的固体产物分离，干燥，然后在惰性气体下热处理，刻蚀以得到钴-氮掺杂二维介孔碳材料。

8.根据权利要求7所述的方法，所述步骤i)按照如下进行：

在惰性气体气氛中，使六水氯化铝和六次甲基四胺下反应，得到Co(OH)₂纳米片。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤i)中的反应在溶剂中进行，所述溶剂选自水、乙醇、甲醇、乙二醇、丙三醇，单独或者作为混合物。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，六水氯化铝和六次甲基四胺的重量比为1:10～1:12。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述Co(OH)₂纳米片、苯胺和过硫酸铵的重量比为1:1.2～1.4:3.8～4.5。

12.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤ii)中，所述热处理的温度为600～900℃，时间为1～5h。

13.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述刻蚀采用0.5～1M H₂SO₄在30～60℃进行1～5h。

14.权利要求1-6中任一项所述的钴-氮掺杂二维介孔碳材料作为氧还原催化剂的用途，优选用于燃料电池和空气电池的正极材料中，锂离子电池、钠电池和镁电池的负极材料中，或者用于电催化产氧和超级电容器中。