【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氧化还原催化剂，尤其涉及一种碳基催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、化石能源(包括煤炭、石油和天然气)长期以来一直是主要的能源来源。然而，过度使用化石燃料导致了能源危机以及许多环境和气候问题，如温室气体排放和全球变暖。为了应对这些问题，并实现能源的可持续发展，人们开始寻找新的能源技术。
2、燃料电池被认为是一种潜力巨大的可持续能源技术，其主要优势包括高效能转化、零排放、低噪音和灵活性等。它们可以广泛应用于交通运输、电力供应、建筑和移动设备等领域。而且，燃料电池可以使用各种可再生能源制备氢气，例如太阳能、风能和生物质能等。
3、氧化还原反应是燃料电池能量转换的核心步骤，然而目前市场上主流的催化剂主要是以铂碳为基础的贵金属催化剂，其成本高昂且稳定性较差。因此亟待需要寻找一种对环境友好、价格低廉且具有良好稳定性和催化活性的催化剂。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种碳基催化剂及其制备方法和应用。
2、银杏叶是可再生资源，相比传统催化剂更环境友好，以其为原料制备碳基催化剂材料成本低廉，并且经适当处理后具有丰富的多孔结构和较大的比表面积，可提供更多催化位点，从而展现出良好的催化活性。然而，与金属相催化剂相比，银杏叶碳基材料的导电性较差，可能限制了其在高电流密度反应中的催化活性。此外，在长期使用过程中可能会发生脱碳或结构变化等问题，从而影响其长期稳定性。
3、为了解决相应的技术问题，本专利技术通过
4、第一方面，本专利技术提供一种碳基催化剂，由包括如下组分的原料制备得到：银杏叶、金属氢氧化物和含氮化合物；
5、以重量份计，所述银杏叶为1～10份，所述金属氢氧化物为1～10份，所述含氮化合物为0.05～2份。
6、进一步地，所述银杏叶为1～3份，所述金属氢氧化物为1～3份，所述含氮化合物为0.07～0.6份。
7、进一步地，所述银杏叶和所述含氮化合物的质量比为1：(0.035～0.262)。
8、进一步地，所述原料还包括酸和水。
9、进一步地，所述金属氢氧化物包括：氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。
10、进一步地，所述含氮化合物包括：硫脲、三聚氰胺或尿素中的一种或多种。
11、第二方面，本专利技术提供一种碳基催化剂的制备方法，包括：
12、以银杏叶为基础，进行碳化处理、ph中和和氮杂化处理；
13、所述碳化处理的过程中加入金属氢氧化物。
14、进一步地，所述碳化处理包括：将银杏叶置于3℃/min～10℃/min的升温条件下升温至200℃～500℃处理1～4h得到预碳化样品；
15、混合所述预碳化样品和金属氢氧化物，置于3℃/min～10℃/min的升温条件下升温至700℃～900℃处理0.5h～3h之后冷却至20～30℃得到混合碳样品。
16、本专利技术在银杏叶的两步碳化处理过程中采用不断升温的方式进行处理，得到的碳化银杏叶具备更优的比表面积和催化性能。
17、进一步地，所述ph中和包括：
18、将所述碳化处理制备得到的混合碳样品置于水中得到悬浮液；采用酸将所述悬浮液的ph值调节至酸性并且搅拌处理6～12h得到酸性悬浮液；采用水将所述酸性悬浮液洗至中性后进行抽滤、烘干得到活化碳样品。
19、进一步地，所述ph值调节优选调节至1～1.5。
20、进一步地，采用的酸可以是本领域常见的酸性溶液，例如浓硝酸溶液，用量可以是所述悬浮液体积的1/(50～1000)。
21、进一步地，所述搅拌处理的转速为200～700r/min。
22、本专利技术在采用酸对碳化银杏叶处理之后进行中和处理使其变为中性，可以有效提高碳化银杏叶的催化性能。
23、进一步地，所述氮杂化处理包括：
24、将所述ph中和得到的活化碳样品和含氮化合物混合之后在3℃/min～10℃/min的升温条件下升温至700℃～1000℃处理1～5h，之后冷却至20～30℃。
25、进一步地，所述活化碳样品和含氮化合物的质量比为1：(0.5～5)。
26、进一步地，所述活化碳样品和含氮化合物的质量比为1：(1～4)。
27、第三方面，本专利技术提供所述制备方法制备的得到的碳基催化剂。
28、第四方面，本专利技术提供所述的碳基催化剂，或所述的碳基催化剂在燃料电池和金属空气电池中的应用。
29、本专利技术具备如下有益效果：
30、本专利技术基于碳化银杏叶提供了一种碳基催化剂以及其相应的制备方法，本专利技术在银杏叶碳化的过程中采用金属氢氧化物进行改性，之后采用含氮化合物进行氮杂化得到一种具有良好稳定性和在高电流密度下具有出色催化活性的银杏叶碳基材料，可满足当前的燃料电池的催化剂性能要求。
31、本专利技术提供的碳基催化剂环境友好，成本较低，可以在保证经济效益的同时满足可持续发展的要求，为当前昂贵的商业化铂碳的替代品研发提供了一种新的思路。
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1.一种碳基催化剂，其特征在于，由包括如下组分的原料制备得到：银杏叶、金属氢氧化物和含氮化合物；
2.根据权利要求1所述的碳基催化剂，其特征在于，所述原料还包括酸和水。
3.根据权利要求1或2所述的碳基催化剂，其特征在于，所述金属氢氧化物包括：氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的碳基催化剂，其特征在于，所述含氮化合物包括：硫脲、三聚氰胺或尿素中的一种或多种。
5.一种碳基催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理包括：将银杏叶置于3℃/min～10℃/min的升温条件下升温至200℃～500℃处理1～4h得到预碳化样品；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述pH中和包括：
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氮杂化处理包括：
9.权利要求5-8任一项所述的制备方法制备的得到的碳基催化剂。
10.权利要求1-4任一项所述的碳基催化剂，或权利要求9所述的碳基催化剂在
...【技术特征摘要】
1.一种碳基催化剂，其特征在于，由包括如下组分的原料制备得到：银杏叶、金属氢氧化物和含氮化合物；
2.根据权利要求1所述的碳基催化剂，其特征在于，所述原料还包括酸和水。
3.根据权利要求1或2所述的碳基催化剂，其特征在于，所述金属氢氧化物包括：氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的碳基催化剂，其特征在于，所述含氮化合物包括：硫脲、三聚氰胺或尿素中的一种或多种。
5.一种碳基催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，张昂立，季范青，周广月，胡可，凌雨静，单祥欢，刘孝武，梁婷，陈新，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：
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