[发明专利]一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物及应用

说明书

一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物及应用，属于电化学催化领域。其中，该双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物包括碳纳米管，附着于碳纳米管上的由薄片状双金属氧化物自组装形成的组装体，以及碳纳米管表面的碳氮聚合物层。本发明还涉及一种催化剂材料包括上述双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物。

技术领域：

本发明涉及一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物及包含该复合物的催化剂材料，属于电化学催化领域。

背景技术

随着工业革命后社会经济的不断发展，传统的不可再生资源面临着日益枯竭的困境，而化石燃料燃烧所造成的污染是环境恶化的重要原因。能源短缺、环境污染已成为人们所必须面对的社会问题。因此，开发利用新型清洁能源产品已引起国内外的广泛重视，如新型燃料电池、金属-空气电池、电解水等。此类产品均涉及电极上发生的电化学催化反应，如燃料电池涉及氧还原反应，金属-空气电池涉及氧还原反应及析氧反应，电解水过程涉及析氧及析氢反应。这些电化学反应的效率及速率是影响此类新型能源产品性能的重要因素，开发高活性、高稳定性的新型电化学催化剂是提升反应效率的关键，具有重要的意义。

金属氧化物具有优异的化学、电化学性能，尤其是双金属氧化物性能突出，是催化及电化学反应领域的研究热点之一，但其导电性能差，严重影响了反应效率。碳纳米管具有比表面积大、电导率高、化学稳定性好等特点，将双金属氧化物与碳纳米管结合制备金属氧化物/碳纳米管复合纳米材料，可有效发挥二者各自的优势，获得良好的反应性能。向金属氧化物/碳纳米管复合材料中引入含碳、氮的聚合物薄层，不仅进一步提升了材料的导电性，增强了材料的稳定性，而且有可能产生新的反应活性位点，提高材料的反应性能，表现出良好的催化及电化学活性。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供过一种双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物，及包含该复合物的催化剂材料。

一种原位形成的双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物，包括双金属氧化物、碳纳米管及含碳氮的聚合物。

其中，所述碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管中的一种或几种组合；通过化学气相沉积法、石墨电弧法、模板法或高温热解法合成，优选碳纳米管表面接枝有亲水基团；

所述双金属氧化物，双金属元素中的金属选自为金、银、铂、钯、铜、钌、铁、钴、镍以及锌中的两种，两种摩尔比范围为0.01～100；双金属氧化物的存在形式为：厚度1nm～10nm的纳米薄片，或由上述薄片自组装形成的组装体，组装体呈片层状、团簇状、花朵状或海胆状；组装体尺寸5nm～500nm，双金属氧化物占该复合物的质量百分比为10％～70％。

所述含碳氮聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚酰胺、聚丙烯亚胺、聚乙酰苯胺或聚甲基吡咯。在复合物中，碳氮聚合物为层状结构，层状结构厚度小于5nm，与双金属氧化物组装体部分结合在一起，二者共同均匀附着于碳纳米管表面。碳纳米管与含氮聚合物质量比取值范围为0.01～100。

一种催化剂材料，包括所述双金属氧化物/碳氮/碳纳米管复合物。