[发明专利]钴碳氮材料的制备方法、钴碳氮材料及电催化剂

说明书

本申请涉及电催化材料技术领域，具体公开一种钴碳氮材料的制备方法、钴碳氮材料及电催化剂。其中，所述钴碳氮材料的制备方法包括以下步骤：提供钴盐和氮源，将所述钴盐和所述氮源溶于溶剂中，得到混合液；在所述混合液中的钴盐和氮源充分反应后，对反应后的产物进行洗涤、干燥，得到前驱体；将所述前驱体溶于乙醇中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液涂覆在基材的表面；将所述基材的表面烘干，所述基材的表面附着有所述前驱体；对所述基材的表面的前驱体进行激光碳化，得到钴碳氮材料。通过该方法解决了现有技术制备钴碳氮材料时，耗时、耗能且会对环境造成污染的问题。

技术领域

本申请涉及电催化材料技术领域，尤其涉及一种钴碳氮材料的制备方法、钴碳氮材料及电催化剂。

背景技术

随着近代工业文明的不断发展，化石燃料面临日益枯竭的问题，且化石燃料燃烧排放的大量温室气体对环境造成了污染，研究者将目光转向了发展清洁高效的可再生能源。金属-空气电池作为燃料电池的一种，具有绿色，无污染，高能量密度、成本低廉的特点，而制约金属-空气电池发展的因素在于电催化剂需要同时具有优异的氧还原(英文简称：ORR)催化活性和氧析出(英文简称：OER)催化活性。

钴碳氮材料作为上述所需的双功能催化剂受到了广泛研究，而现有技术通常采用管式炉碳化ZIF-67沸石咪唑酯骨架结构材料(英文简称：ZIF-67)的方法来制备钴碳氮材料，这种方法耗时、耗能且会对环境造成污染。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种钴碳氮材料的制备方法、钴碳氮材料及电催化剂，旨在解决现有技术制备钴碳氮材料时，耗时、耗能且会对环境造成污染的问题。

第一方面，本申请提供一种钴碳氮材料的制备方法，其特征在于，包括：

提供钴盐和氮源，将所述钴盐和所述氮源溶于溶剂中，得到混合液；

在所述混合液充分反应后，对反应后的产物进行洗涤、干燥，得到前驱体；

将所述前驱体溶于乙醇中，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液涂覆在基材的表面；

将所述基材的表面烘干，所述基材的表面附着有所述前驱体；

对所述基材的表面的前驱体进行激光碳化，得到钴碳氮材料。

在一种可能的实施方式中，所述钴碳氮材料的比表面积为200～420m²/g。

在一种可能的实施方式中，所述钴盐包括六水合硝酸钴；和/或，所述氮源包括二-甲基咪唑；和/或，所述溶剂包括甲醇、乙醇和超纯水中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述金属钴盐中的钴与所述氮源中的氮的摩尔比为1：8。

在一种可能的实施方式中，所述将金属钴盐和氮源溶于溶剂中包括：

将所述钴盐溶于溶剂中，得到钴盐溶液；

将所述氮源溶于溶剂中，得到氮源溶液；

将所述钴盐溶液和所述氮源溶液混合，得到混合液。

在一种可能的实施方式中，所述钴碳氮材料的制备方法还包括：

对所述前驱体溶液进行超声处理。

在一种可能的实施方式中，所述激光碳化的激光波长为400～450nm；和/或，所述激光碳化的激光扫速为10000mm/min。

第二方面，本申请提供一种钴碳氮材料，所述钴碳氮材料的制备使用上述任一项所述的钴碳氮材料的制备方法。

在一种可能的实施方式中，所述钴碳氮材料具有蜂窝状的形貌；和/或，所述钴碳氮材料的比表面积为200～420m²/g。