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专利号: 2021103491984
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料,由氧化钴纳米颗粒、钴‑氮‑碳薄层及介孔碳基体构成;所述氧化钴纳米颗粒均匀分散于钴‑氮‑碳薄层并负载在介孔碳基体上;所述氧化钴纳米颗粒的直径为2~5nm,占所述复合材料的质量百分比为2~

10%,所述钴‑氮‑碳薄层的厚度小于2nm,占所述复合材料的质量百分比为10~20%。

2.一种根据权利要求1所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)介孔碳基体的功能化

将介孔碳基体浸泡在强酸溶液并置于反应釜,在100~200℃下保温2~6h,使碳表面氧化形成大量含氧基团,随后自然冷却,用水或乙醇离心清洗,获得功能化的介孔碳基体;

(2)钴离子和二氰二氨在介孔碳基体上的分散共吸附将功能化的介孔碳基体浸入钴盐和二氰二胺(DCDA)的混合溶液中,其中钴盐和DCDA的

2+

摩尔比为1:10~1:50;搅拌0.5~2h,使Co 和DCDA共同吸附在介孔碳基体上;在共吸附过程

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中,Co 在DCDA分子的配位作用下,保持高度分散;最后用水或乙醇离心清洗,在30~80℃干燥备用;

(3)煅烧获得高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料

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将吸附有Co 和DCDA的介孔碳基体在惰性气氛下煅烧,在介孔的限域作用下,一部分

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Co 与DCDA一起转化为Co‑N‑C薄层,一部分Co 则发生聚集转化为细小的CoO纳米颗粒;从而获得高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳(CoO/Co‑N‑C/C)复合材料。

3.根据权利要求2所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方‑1

法,其特征在于,步骤(1)所述强酸溶液为1~2mol L 的硝酸溶液。

4.根据权利要求2所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述钴盐溶液为氯化钴溶液、硝酸钴溶液或硫酸钴溶液。

5.根据权利要求2所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方‑1

法,其特征在于,步骤(2)所述钴盐溶液的浓度为1~10mmol L ,DCDA溶液的浓度为0.1~‑1

0.5mol L 。

6.根据权利要求2所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方

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法,其特征在于,步骤(3)所述将吸附有Co 和DCDA的介孔碳基体在惰性气氛下煅烧,煅烧工艺为:以0.5~10℃/min的速率从室温升至500~650℃,保温2~4h,自然冷却。

7.根据权利要求2所述的高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。

8.如权利要求1所述高分散超细氧化钴颗粒/钴‑氮‑碳薄层/碳复合材料的应用为金属‑空气电池的正极催化剂。