一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。該方法以電紡Fe(NO)3·6H2O/PAN/GO（氧化石墨烯）/SiO2納米纖維為前驅(qū)體，通過NaOH除去SiO2，最后經(jīng)過高溫碳化，得多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。該復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，材料成本低，重復(fù)性高，易于大規(guī)模合成。引入SiO2和GO對(duì)碳纖維進(jìn)行改性，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)通過刻蝕SiO2制造的介孔，能極大程度的減少反應(yīng)物和產(chǎn)物與活性位點(diǎn)間的傳質(zhì)阻力，有效提高催化效應(yīng)；2）GO使Fe納米粒子催化周圍碳層生成更多催化活性位點(diǎn)。
【專利說明】
一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在眾多的燃料電池陰極催化劑材料中，貴金屬Pt基催化劑仍然是最有效的催化劑。盡管通過貴金屬與非貴金屬的合金化制成的Pt-M可以減少貴金屬用量并提高催化劑的性能，可仍擺脫不了對(duì)貴金屬的依賴。因此，尋找廉價(jià)高效的非貴金屬催化劑，用以替代或部分替代Pt類催化劑才是降低燃料電池成本促進(jìn)其最終走向產(chǎn)業(yè)化的根本途徑，這也是近年來關(guān)于燃料電池陰極催化劑研究的熱點(diǎn)之一。
[0003]迄今為止，主要有兩大類氧還原非貴催化劑被加以開發(fā):一類是含地殼豐富的過渡金屬(Fe或/和Co)的碳基材料，另一類是不含金屬的雜原子(如B，N，S，P)摻雜的碳材料。其中N摻雜的碳材料，由于具有高的電催化活性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、環(huán)境友好性和低的成本而被廣泛的加以研究。各種結(jié)構(gòu)的N摻雜的碳材料已被加以合成，如N摻雜的碳納米管(Science2009，323,760),氮摻雜的石墨烯(J.Power Sources2014,245,801),氮摻雜的有序介孔碳(Angew.Chem.1nt.Ed.2010,49,2565)和氮慘雜的介孔/大孔碳(Nanoscale2014，6，6590)等。其中新發(fā)展的N摻雜的介孔/大孔碳被認(rèn)為是更具有前景和商業(yè)使用價(jià)值的氧還原催化劑，這主要是因?yàn)槠渫瑫r(shí)具有大孔和介孔的優(yōu)點(diǎn)(Chem.Eur.J.2014，20，3106)。大孔可以作為電解液的緩沖器，從而縮短了電解液達(dá)到內(nèi)表面的距離;介孔可以提供高的比表面積，便于離子/電荷的傳輸(Accounts Chem.Res.2013,46,1397)。
[0004]在中國(guó)專利CN102021677A中，朱靜與干林、林裕真已于2010年開發(fā)了一種含有過渡金屬和氮元素的碳纖維催化劑可以應(yīng)用于燃料電池中的氧還原反應(yīng)。碳纖維是一種具有優(yōu)異的力學(xué)性能的材料，同時(shí)具有較好的導(dǎo)電能力，如果將過渡金屬和氮配位的催化活性中心引入到碳纖維中，可以實(shí)現(xiàn)過渡金屬和氮元素配位的結(jié)構(gòu)。而生產(chǎn)碳纖維的主要原料聚丙烯腈中含有大量的氮元素。如果在含氮有機(jī)納米纖維中加入過渡金屬就有可能產(chǎn)生合適的陰極催化劑。為了提高材料的比表面積我們利用靜電紡絲的方法得到碳納米纖維。納米纖維是指直徑在幾到幾百納米的纖維狀材料。靜電紡絲是將聚合物溶液或熔體至于幾千至幾萬伏靜電高壓中，通過電場(chǎng)力將聚合物溶液拉伸噴射出細(xì)流，細(xì)流在噴射過程中溶劑揮發(fā)，形成納米纖維，可以在接收裝置上得到無紡布型的聚丙烯腈納米纖維。通過熱處理即可得到碳納米纖維。
[0005]在高溫碳化過程中，F(xiàn)e納米粒子極易發(fā)生團(tuán)聚和結(jié)塊，碳纖維自身也會(huì)急劇收縮，導(dǎo)致Fe納米粒子有一個(gè)相對(duì)由內(nèi)向外迀移的趨勢(shì)，片狀的石墨稀能將Fe納米粒子限域于碳纖維內(nèi)部，有效防止了Fe的流失和團(tuán)聚，從而使Fe納米粒子催化周圍碳層生成更多催化活性位點(diǎn);石墨烯能防止紡絲加熱過程的縮聚，有效保留碳纖維內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料及其制備方法。該方法以電紡Fe(N0)3.6H2O/PAN/GO/S1O2納米纖維為前驅(qū)體，通過NaOH除去Si02，最后經(jīng)過高溫碳化，制備出一種高效的碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的非貴金屬多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，材料成本低，重復(fù)性高，易于大規(guī)模合成。引入S12和GO對(duì)碳纖維進(jìn)行改性，具有以下優(yōu)點(diǎn):I)通過刻蝕S12制造的介孔，能極大程度的減少反應(yīng)物和產(chǎn)物與活性位點(diǎn)間的傳質(zhì)阻力，有效提高催化效應(yīng)；2)G0將Fe納米粒子限域于纖維內(nèi)部，使Fe納米粒子催化周圍碳層生成更多催化活性位點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的具體方案如下。
[0009]—種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)以PAN(聚丙烯腈)，F(xiàn)e(NO)3.6H20，納米S12和GO(氧化石墨烯)為原料，以DMF(N，N—二甲基甲酰胺)為有機(jī)溶劑，在室溫?cái)嚢杈鶆蚝?，形成前軀體溶液；
(2)將前軀體溶液通過靜電紡絲的方法得到有機(jī)納米纖維，具體過程如下:
a.將前驅(qū)體溶液放入注射器中，并通過一導(dǎo)管連接到一金屬接頭上，使用流量控制器控制前驅(qū)體溶液保持流速在0.1-1Os/cm;
b.使用平板電極、平行金屬板電極或者可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒電極作為接收電極；
c.將高壓發(fā)生裝置的兩極分別連接在金屬接頭和接收電極上，金屬接頭的下端和接收電極保持5-50cm，通過高壓發(fā)生裝置提供l-60kV的高壓；
d.在溫度范圍為10-400C、濕度范圍為10-80%下，得到規(guī)則的或者無規(guī)則的有機(jī)納米纖維；
(3))將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中除去S12,再在惰性氣氛下進(jìn)行熱處理，得到含過渡金屬與氮元素的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。
[0010]進(jìn)一步地，步驟(I)所述氧化石墨稀采用Hummer法制備，在前軀體溶液中的含量為5-7^%;所述納米S12在前軀體溶液中的含量為5-7wt%;所述Fe(NO)3.6H20在前軀體溶液中的含量為8_12wt%;所述聚丙烯腈在前驅(qū)體溶液中的含量為10-15wt%。
[0011]進(jìn)一步地，步驟(3)所述NaOH溶液用于刻蝕S12,濃度為2-4 mol/L，刻蝕條件為室溫下攪拌24-48h。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(3)所述惰性氣氛為氮?dú)?所述熱處理為高溫碳化，碳化的溫度為400 °C以上，碳化的時(shí)間為I _4h。
[0013]更進(jìn)一步地，碳化溫度500°C以上。
[0014]由以上所述的制備方法制得的一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果:
1、本發(fā)明的方法所得的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料的直徑在1-1OOOnm之間，其制備原料價(jià)格較低，操作簡(jiǎn)便可控，易操作，制備的改進(jìn)型有機(jī)納米纖維基非貴金屬催化劑多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料表現(xiàn)出對(duì)氧還原反應(yīng)的良好催化活性。整個(gè)制備過程可以和傳統(tǒng)的碳纖維工藝結(jié)合，具有將非貴金屬陰極催化劑時(shí)間規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的前景。
[0016]2、本發(fā)明在碳纖維中添加片狀的石墨烯能將Fe納米粒子限域于碳纖維內(nèi)部有效防止了Fe的流失和團(tuán)聚，從而使Fe納米粒子催化周圍碳層生成更多催化活性位點(diǎn)，使之達(dá)到商用鉑催化劑的水平。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例1所制備的同時(shí)添加Si02和GO的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。
[0018]圖2為實(shí)施例2所制備的只添加S12的多孔碳納米纖維的掃描電子顯微鏡照片。
[0019]圖3為實(shí)施例3所制備的只添加GO的碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。
[0020]圖4為實(shí)施例4所制備無S12和GO添加碳纖維的掃描電子顯微鏡照片。
[0021]圖5為實(shí)施例1所制備的同時(shí)添加S12和GO多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片。
[0022]圖6為實(shí)施例2所制備的只添加S12多孔碳納米纖維的透射電子顯微鏡照片。
[0023]圖7為實(shí)施例3所制備的只添加GO的碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片。
[0024]圖8為實(shí)施例4所制備的無S12和GO添加碳纖維的透射電子顯微鏡照片。
[0025]圖9為不同制備條件下得到的碳納米纖維基非貴金屬催化劑涂覆的旋轉(zhuǎn)圓盤玻璃碳電極在飽和的0.lmol/L的KOH水溶液中的極化曲線圖。
[0026]圖10為實(shí)施例1所制備的同時(shí)添加Si02和GO的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料的X射線光電子能譜圖。
[0027]圖11為實(shí)施例1、實(shí)施例5、實(shí)施例6在飽和的0.lmol/L的KOH水溶液中的極化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0029]實(shí)施例1:靜電紡絲制備多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料
配置溶液:將3g的聚丙稀腈，1.4g氧化石墨稀，1.4g納米3;102溶于2(^的1^一二甲基甲酰胺中，加入2g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤骸?br>[0030]靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制5s/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為25cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為30kv,在溫度為25°C、濕度為45%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0031 ]堿蝕:將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中，濃度為3mol/L，刻蝕條件為室溫下攪拌30ho
[0032]熱處理:將蝕刻后的有機(jī)納米纖維置于密封管，以5°(:/1^11升至600°(:保溫2.5小時(shí)，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。
[0033]通過掃描電子顯微鏡觀察所得的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料，其形貌如圖1所示，納米纖維的直徑在600nm左右。
[0034]實(shí)施例2:靜電紡絲制備多孔碳納米纖維
配置溶液:將3g的聚丙烯腈，1.4g納米S12溶于20g的N，N—二甲基甲酰胺中，加入2g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤骸?br> 靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制5s/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為25cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為30kv,在溫度為25°C、濕度為45%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0035]堿蝕:將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中，濃度為3mol/L，刻蝕條件為室溫下攪拌30ho
[0036]熱處理:將蝕刻后的有機(jī)納米纖維置于密封管，以5°(:/1^11升至600°(:保溫2.5小時(shí)，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即多孔碳納米纖維材料。
[0037]通過掃描電子顯微鏡觀察所得多孔碳納米纖維，其形貌如圖2所示，納米纖維的直徑在400nm左右。
[0038]實(shí)施例3:靜電紡絲制備碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料
配置溶液:將3g的聚丙烯腈，1.4g氧化石墨烯，溶于20g的N，N—二甲基甲酰胺中，加入2g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤??！?br>[0039]靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制5s/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為25cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為30kv，在溫度為25°C、濕度為45%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0040]熱處理:將蝕刻后的有機(jī)納米纖維置于密封管，以5°(:/1^11升至600°(:保溫2.5小時(shí)，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。
[0041]通過掃描電子顯微鏡觀察所得碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料，其形貌如圖3所示，納米纖維的直徑在300nm左右。
[0042]實(shí)施例4:靜電紡絲制備無S12和GO添加碳納米纖維
配置溶液:將3g的聚丙烯腈，溶于20g的N，N—二甲基甲酰胺中，加入2g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤骸?br>[0043]靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制5s/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為25cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為30kv，在溫度為25°C、濕度為45%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0044]熱處理:將制備的有機(jī)納米纖維置于密封管中，以5°C/min升至600°C保溫2.5小時(shí)，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即無S12和GO添加碳纖維。
[0045]通過掃描電子顯微鏡觀察所得碳纖維，其形貌如圖4所示，納米纖維的直徑在250nm左右。
[0046]通過透射電子顯微鏡觀察所得含過渡金屬與氮元素的四種碳納米纖維的照片，其形貌如圖5，圖6，圖7和圖8所示。可以清楚觀察到，未添加GO的樣品中鐵顆粒較大，且暴露在纖維表面，且同時(shí)添加S12和石墨烯的紡絲直徑最大，說明GO加熱過程中起到支撐作用，防止碳纖維收縮，保留纖維內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。
[0047]通過X射線光電子能譜分析(圖10)可以說明碳納米纖維中包含元素C、N、0和Fe四種元素，分析表明Fe的原子百分?jǐn)?shù)約為0.92%，N元素的原子百分?jǐn)?shù)約為1.63%。
[0048]將制備的碳納米纖維基非貴金屬催化劑涂覆于直徑為0.5cm、旋轉(zhuǎn)速度為1600rpm的旋轉(zhuǎn)圓盤玻璃碳電極上，在氧氣飽和的0.lmol/L的KOH水溶液中測(cè)試對(duì)氧還原反應(yīng)的催化性能。實(shí)施例4無S12和GO添加的碳纖維所測(cè)得的極化曲線如圖9中D曲線所示，實(shí)施例2只添加S12的多孔碳納米纖維的極化曲線如圖9中B曲線所示?？梢钥吹浇?jīng)過造孔處理后半波電壓有顯著的提高。實(shí)施例3只添加GO的碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的極化曲線如圖9中C曲線所示，可以看到半波電位較曲線D有少許的提升，但極限電流有顯著提升。商業(yè)Pt/C的極化曲線如圖9中E曲線所示。實(shí)施例1同時(shí)添加GO和S12的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料(曲線A)展現(xiàn)了最佳催化活性，從曲線A中可以讀出半波電位約為0.85VS.RHE，其催化劑性能可以和Pt相比(Pt的半波電壓約為0.82vvs.RHE)，具有優(yōu)異的氧氣還原反應(yīng)催化活性。
[0049]實(shí)施例5:靜電紡絲制備多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料
配置溶液:將2g的聚丙烯腈，Ig氧化石墨烯，Ig納米S12溶于20g的N，N—二甲基甲酰胺中，加入1.6g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤骸?br>[0050]靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制lOs/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為5cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為lkV，在溫度為10°C、濕度為10%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0051 ]堿蝕:將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中，濃度為2 mol/L，刻蝕條件為室溫下攪拌 24h。
[0052]熱處理:將蝕刻后的有機(jī)納米纖維置于密封管，以5°C/min升至600°C保溫Ih，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。合成纖維形貌與實(shí)施例1相近，說明S12和GO的含量對(duì)纖維影響不大。
[0053]實(shí)施例6:靜電紡絲制備多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料
配置溶液:將2.5g的聚丙烯腈，1.2g氧化石墨烯，1.2g納米S12溶于20g的N，N—二甲基甲酰胺中，加入2.4g的Fe(NO)3.6H20充分?jǐn)嚢枰孕纬删鶆虻娜芤骸?br>[0054]靜電紡絲:將配好的溶液裝入注射器中，注射器通過導(dǎo)管連接到不銹鋼針管，并通過微量流量控制器控制ls/cm的流量通過針管噴出溶液。用鋁箔作為納米纖維的收集體，且與針頭的垂直距離為50cm，同時(shí)接地。將針管和鋁箔分別連接在高壓發(fā)生器的兩極，電壓為60kV,在溫度為40°C、濕度為80%下，即開始在鋁箔上得到有機(jī)納米纖維。
[0055]堿蝕:將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中，濃度為4mol/L，刻蝕條件為室溫下攪拌 48h。
[0056]熱處理:將蝕刻后的有機(jī)納米纖維置于密封管，以5°C/min升至600°C保溫4h，完成之后自然冷卻，即可得到碳納米纖維基非貴金屬催化劑，即多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。合成纖維形貌與實(shí)施例1相近，說明S12和GO的含量對(duì)纖維影響不大。
[0057]實(shí)施例1，5，6的ORR性能對(duì)比如圖11所示。其中曲線C為實(shí)施例1，曲線A為實(shí)施例5，曲線B為實(shí)施例6。
[0058]因此，本發(fā)明提供了一種高催化活性的電催化電極的制備方法，該方法制備的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料具有制備工藝簡(jiǎn)單，成品低，催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛應(yīng)用前景。
[0059]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭示的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)以聚丙烯腈、Fe(NO)3.6H20、納米S12和氧化石墨烯為原料，以DMF為有機(jī)溶劑，在室溫?cái)嚢杈鶆蚝?，形成前軀體溶液； (2)將前軀體溶液通過靜電紡絲的方法得到有機(jī)納米纖維，具體過程如下: a.將前驅(qū)體溶液放入注射器中，并通過一導(dǎo)管連接到一金屬接頭上，使用流量控制器控制前驅(qū)體溶液的流速保持在0.1-lOs/cm； b.使用平板電極、平行金屬板電極或者可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒電極作為接收電極； c.將高壓發(fā)生裝置的兩極分別連接在金屬接頭和接收電極上，金屬接頭的下端和接收電極保持5-50cm，通過高壓發(fā)生裝置提供l-60kV的高壓； d.在溫度范圍為10-40°C、濕度范圍為10-80%下，得到規(guī)則的或者無規(guī)則的有機(jī)納米纖維； (3)將有機(jī)納米纖維浸泡于NaOH溶液中去除S12,再在惰性氣氛下進(jìn)行熱處理，得到含過渡金屬與氮元素的多孔碳納米纖維/石墨烯復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述氧化石墨稀采用Hummer法制備，在前軀體溶液中的含量為5-7的％;所述納米S12在前軀體溶液中的含量為5-7wt%;所述Fe(NO)3.6H20在前軀體溶液中的含量為8-12wt%;所述聚丙烯腈在前驅(qū)體溶液中的含量為 10-15wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述NaOH溶液用于刻蝕S12，濃度為2-4 mo I/L，刻蝕條件為室溫下攪拌24_48h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述惰性氣氛為氮?dú)?所述熱處理為高溫碳化，碳化的溫度為500 °C以上，碳化的時(shí)間為I _4h。5.由權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的制備方法制得的一種具備高效電催化氧還原性能的多孔碳納米纖維/石墨稀復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】H01M4/88GK106058270SQ201610607138
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日
【發(fā)明人】王海輝, 陳仁序, 丁良鑫
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)