【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水及电化学能源材料领域，具体地说，提供一种可规模化制备氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂的方法及其产品和应用。
技术介绍
1、开发氧还原、氧析出以及氢析出反应的新型电催化剂对于电化学新能源以及水电解的研究具有重要的实际意义。氧还原反应是燃料电池和金属-空气电池等电化学新能源中不可或缺的阴极过程，开发相应的高效电催化剂对于这类电化学新能源的实际应用具有重要意义。目前，铂或铂基催化剂是氧还原反应最有效的电催化剂，但基于铂的资源有限以及其高昂的成本，严重制约了它们在电化学新能源中的实际应用。类似地，对于水电解过程，阳极的氧析出与阴极的氢析出均需要高效的电催化剂，在目前情况下，同样也是铂或铂基催化剂是氢析出最高效的电催化剂；也对氧析出而言，氧化铱是一种高效的电催化剂。总之，对于氧还原、氧析出以及氢析出反应来说，目前有效的电催化剂仍然是贵金属型材料，所以开发非贵金属型电催化剂对于新型电化学能源和电解水的广泛应用具有重要的实际意义。
2、为开发非贵金属型电催化剂，人们进行了大量研究，提出了各种不同的制备方法。但总体来说，由于这类电催化剂都是纳米颗粒状的分散形态，所以它们的制备过程通常都比较繁琐，导致难以规模化生产。所以开发制备过程简单、易于工业化规模应用、且具有高效电催化活性的非贵金属型电催化剂，对于新型电化学能源和电解水的大规模实际应用都具有实际作用。本专利技术以具有大的比表面积的可膨胀石墨为基本原料，采用高能球磨与热解过程相结合的简单方法，制备了氮掺杂石墨负载的钴纳米颗粒复合材料，它们对氧还原、氧析出和
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种可规模化制备氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂的方法及其产品和应用。
2、为达到上述目的，本专利技术的实施方案为：一种可规模化制备氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂的方法，包括以下步骤：
3、(1)将石墨加入到浓硫酸中，搅拌均匀，再加入60％的双氧水，将混合物充分搅拌均匀，放入40℃恒温水浴中，静止，充分反应后，过滤、水洗至ph为5～6，所得固体在50℃下干燥，随后充分研磨得到膨胀石墨粉；
4、(2)将上述可膨胀石墨粉和碳酸铵按质量比为1:20混合，再加入适量乙二醇，保证乙二醇完全浸没混合物固体，然后进行充分的球磨处理，随后再加入酞菁钴，继续充分球磨处理，所得混合固体为含有乙二醇的球磨产物；将该球磨产物与适量无水乙醇混合，搅拌均匀后静置，随后将上层乙醇溶液倒出，得到的固体再用无水乙醇重复处理后得到前驱体-1；
5、所述酞菁钴的质量与可膨胀石墨粉的质量之比为1:2；所述球磨处理所用的玛瑙小球的总质量是碳酸铵质量的10～15倍；
6、(3)将上述前驱体-1与双氰胺按质量比为1:(0.5～5)混合，再加入适量无水乙醇后，充分研磨均匀，所得混合物在40℃下干燥，然后再充分研磨，得到前驱体-2；
7、(4)将上述前驱体-2在氮气气氛下以4℃·min-1的速度加热至152℃并保持0.5h，之后继续加热到800℃并保持2h，冷却至室温后，收集所得固体并充分研磨后得到氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂。
8、一种根据如所述的方法制备的一种可规模化制备的氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂。
9、如所述方法制备的一种可规模化制备的氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂在氧还原、氧析出以及氢析出方面的应用。
10、本专利技术首先将石墨进行氧化处理，得到比表面积极大增加的可膨胀石墨粉；接着将可膨胀石墨粉与碳酸铵混合并进行高能球磨处理，碳酸铵作为插层剂在球磨过程中进一步削弱了石墨间的作用力，加上乙二醇作为研磨剂，球磨处理产生了大量碎片状石墨；随后加入的酞菁钴继续通过球磨后破坏为小碎片并固定于碎片状石墨表面；加入双氰胺后进行高温热解处理，得到氮掺杂石墨负载的且碳氮复合物包覆的钴纳米颗粒复合物。这种复合物同时对氧还原、氧析出与氢析出都具有优异的电催化活性与稳定性。本专利技术的这种复合物的制备过程简单，易于实现规模化生产，在电化学新能源与水电解领域具有重要的实际意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种可规模化制备氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种根据如权利要求1所述的方法制备的一种可规模化制备的氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂。
3.如权利要求1所述方法制备的一种可规模化制备的氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂在氧还原、氧析出以及氢析出方面的应用。
【技术特征摘要】
1.一种可规模化制备氧还原-氧析出-氢析出的三功能电催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种根据如权利要求1所述的方法制备的一种可规模化制备的氧还原-...
【专利技术属性】
技术研发人员：易清风，范文轩，唐香梅，李广，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。