CN109301260A - 一种生物质衍生复合碳材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质衍生复合碳材料及其制备方法和应用，涉及催化材料制备领域。本发明具体提供了一种海带衍生复合碳材料，以海带作为碳质基质，钴作为复合的粒子，通过简便和绿色技术形成具有特殊核壳结构的碳包覆钴纳米颗粒的复合结构。利用本发明提供的海带衍生复合碳材料制成的碳负载型过渡金属催化剂，可以催化燃料电池阴极的氧化还原反应，具有较高的催化活性、优异的抗甲醇性能和长期耐久性。

Description

一种生物质衍生复合碳材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及催化材料制备领域，尤其涉及一种生物质衍生复合碳材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着化石燃料的不断消耗和全世界对环境的关注，对可持续和再生能源的探索已经成为当今最重要的挑战之一。目前，可持续发展链的一个重要组成部分是电化学储存和转换装置，如燃料电池、光解水，以及太阳能电池等。作为高性能能源设备的一部分，电催化剂在这些电化学反应中扮演着重要的角色。目前，在实际应用中大量使用的电催化剂是金属铂，但是金属铂存在诸多问题，例如，价格昂贵，不可再生，稳定性差，抗甲醇中毒能力差等等。因此，在研究中，希望找到一种替代金属铂的阴极氧还原反应催化剂。近年来，追求高活性、高耐用性的无金属材料或非贵金属基电催化剂是电化学领域的一个研究热点。由于容易聚集和导电性差非贵单一过渡金属的催化性能通常很差。虽然一些过渡金属元素如Co、Fe和Mn已经表现出良好的电催化活性，但在实际应用它们的化学稳定性较差。为了克服这一障碍，研究中通常以碳材料作为基底，原因在于碳材料具有较强的耐蚀性、易制备和独特的表面性能。研究表明，将过渡金属负载到碳基底上得到的催化剂具有良好活性和稳定性。这种复合结构可以防止金属颗粒聚集，进一步控制颗粒的形态和大小。更重要的是，可以促进碳/金属界面的电荷转移，从而提高电催化活性。目前，高活性、高稳定性的碳基金属复合电催化剂的设计与合成仍是一个挑战。
毫无疑问，大自然是一个丰富的宝藏。它为我们提供了丰富的自然资源和独特的结构。与常规能源相比，生物质资源具有环保、可广泛利用、可再生等优点。因此，将生物资源转化为碳材料成为当今研究的热点。通常生物质衍生碳材料具有高比表面积、特殊孔结构和杂原子掺杂等特点。一些生物质含有某些基团，它们能够与金属离子形成配位化合物或具有物理吸附金属离子的能力。因此，我们可以将生物质衍生碳作为载体来担载金属颗粒形成一种复合催化剂。
发明内容
本发明具体将钴纳米颗粒负载到碳基底上，以海带作为碳质基质，通过简便和绿色技术形成具有特殊核壳结构的碳包覆钴纳米颗粒的复合结构。利用本发明提供的海带衍生复合碳材料制成的碳负载型过渡金属催化剂，可以催化燃料电池阴极的氧化还原反应，具有较高的催化活性、优异的抗甲醇性能和长期耐久性。
本发明的一个目的是提供一种材料，所述材料由浸泡过含钴溶液的海带煅烧后制得。
具体的，所述材料还包括下述1)-14)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括600℃以上煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧1小时以上；
3)所述煅烧包括在氮气氛围中煅烧；
4)所述煅烧包括升温速率为5-10℃/分钟；
5)所述海带包括干海带；
6)所述浸泡包括在每50ml含钴溶液中侵泡1g干海带；
7)所述浸泡包括浸泡至海带完全吸收含钴溶液为止；
8)所述侵泡包括侵泡6-12小时；
9)所述含钴溶液包括含Co(NO3)2的水溶液；
10)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.10M-1.0M；
11)所述侵泡前，还包括洗涤、干燥海带；具体的，所述洗涤包括去离子水洗涤；再具体的，所述洗涤包括去离子水洗涤3-5次；还具体的，洗涤5次；和/或，所述洗涤包括每1g海带用200ml去离子洗涤；和/或，所述干燥包括60-80℃干燥，具体的，所述干燥包括60℃、70℃或80℃干燥；和/或，所述干燥包括真空干燥；和/或，所述干燥包括干燥6-12小时，具体的，干燥6、8或12小时；
12)所述侵泡后，还包括漂洗、干燥海带；具体的，所述漂洗包括去离子水漂洗；再具体的，所述洗涤包括去离子水漂洗3-5次；还具体的，漂洗3次；和/或，所述漂洗包括每1g海带用200ml去离子漂洗；和/或，所述干燥包括60-80℃干燥，具体的，所述干燥包括60℃、70℃或80℃干燥；和/或，所述干燥包括真空干燥；和/或，所述干燥包括干燥6-12小时，具体的，干燥6、8或12小时；
13)所述煅烧后，还包括自然冷却；
14)所述材料包括煅烧产物石墨化碳和钴纳米粒子。
再具体的，所述材料还包括下述1)-6)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括650℃～1000℃煅烧；具体的，800℃～1000℃煅烧；再具体的，800℃或1000℃煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧2-3小时；具体的，煅烧2小时；
3)所述煅烧包括升温速率为5℃/分钟；
4)所述侵泡包括侵泡12小时；
5)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.5M-1.0M；具体的，为0.5M或1.0M；
6)当所述材料包括煅烧产物石墨化碳和钴纳米粒子时，所述材料还包括核壳结构，所述石墨化碳包覆钴纳米粒子；和/或材料的比表面积为147m2g-1，特征孔径为4nm；具体的，所述钴纳米粒子的粒径在5nm～20nm之间。
本发明的另一个目的是提供一种材料的制备方法，所述方法包括：将浸泡过含钴溶液的海带煅烧后即得所述材料。
具体的，所述方法还包括下述1)-13)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括600℃以上煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧1小时以上；
3)所述煅烧包括在氮气氛围中煅烧；
4)所述煅烧包括升温速率为5-10℃/分钟；
5)所述海带包括干海带；
6)所述浸泡包括在每50ml含钴溶液中侵泡1g干海带；
7)所述浸泡包括浸泡至海带完全吸收含钴溶液为止；
8)所述侵泡包括侵泡6-12小时；
9)所述含钴溶液包括含Co(NO3)2的水溶液；
10)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.10M-1.0M；
11)所述侵泡前，还包括洗涤、干燥海带；具体的，所述洗涤包括去离子水洗涤；再具体的，所述洗涤包括去离子水洗涤3-5次；还具体的，洗涤5次；和/或，所述洗涤包括每1g海带用200ml去离子洗涤；和/或，所述干燥包括60-80℃干燥；具体的，所述干燥包括60℃、70℃或80℃干燥；和/或，所述干燥包括真空干燥；和/或，所述干燥包括干燥6-12小时；具体的，干燥6、8或12小时；
12)所述侵泡后，还包括漂洗、干燥海带；具体的，所述漂洗包括去离子水漂洗；再具体的，所述洗涤包括去离子水漂洗3-5次；还具体的，漂洗3次；和/或，所述漂洗包括每1g海带用200ml去离子漂洗；和/或，所述干燥包括60-80℃干燥；具体的，所述干燥包括60℃、70℃或80℃干燥；和/或，所述干燥包括真空干燥；和/或，所述干燥包括干燥6-12小时；具体的，干燥6、8或12小时；
13)所述煅烧后，还包括自然冷却。
再具体的，所述方法还包括下述1)-5)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括650℃～1000℃煅烧；具体的，800℃～1000℃煅烧；再具体的，800℃或1000℃煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧2-3小时；具体的，煅烧2小时；
3)所述煅烧包括升温速率为5℃/分钟；
4)所述侵泡包括侵泡12小时；
5)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.5M-1.0M；具体的，为0.5M或1.0M。
本发明的再一个目的是提供一种催化剂，所述催化剂包括：将本发明任一所述材料、或本发明任一所述材料的制备方法直接制备得到的材料分散在乙醇和萘芬的混合液中，超声后即得。
具体的，所述超声包括超声60分钟；所述乙醇和萘芬的体积比为24:1。
本发明的还一个目的是提供一种催化剂的制备方法，所述方法包括：将本发明任一所述材料、或本发明任一所述材料的制备方法直接制备得到的材料分散在乙醇和萘芬的混合液中，超声后即得。
具体的，所述超声包括超声60分钟；所述乙醇和萘芬的体积比为24:1。
本发明的还一个目的是提供本发明任一所述材料、本发明任一所述材料的制备方法直接制备得到的材料、本发明任一所述催化剂、或本发明任一所述催化剂的制备方法直接制备得到的催化剂的应用。
具体的，所述应用包括：作为燃料电池的阴极材料。
本发明的还一个目的是提供本发明任一所述材料的制备方法或本发明任一所述催化剂的制备方法的应用。
具体的，所述应用包括，在制备燃料电池或其相关产品中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：合成的由海带和钴盐组合而成的多层石墨碳包覆钴纳米颗粒，有望成为燃料电池阴极氧化还原反应的阴极材料。优化炭化温度后，合成的样品具有较高的催化活性、优异的抗甲醇性能和长期耐久性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1制备的样品的扫描电镜照片(SEM)，其中(a)和(b)为未烧结之前的海带；(c)和(d)为烧结后制备的样品。
图2为本发明实施例1制备的样品透射电镜照片(TEM)，其中，(a)显示纳米粒子均匀的分布于多孔碳上；(b)显示纳米粒子被多层石墨化碳包覆在其中。
图3为本发明实施例1制备的样品X射线衍射图谱(XRD)。
图4为本发明实施例1制备的样品N2吸附-脱附曲线(a)及孔径分布(b)。
图5为本发明实施例1制备样品在氧还原反应(ORR)中的催化性能测试结果图。
图6为不同烧结温度(a)或不同的负载量(b)对电催化性能的影响实验结果图。
图7为本发明实施例1制备样品在氧还原反应(ORR)中的稳定性(a)及抗甲醇性能(b)测试结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
步骤一，用200ml去离子水洗涤海带3-5次。
步骤二，将洗涤好的海带切成1cm的小块后，在60-80℃真空干燥6-12小时。
步骤三，将干海带1g放入50ml含有0.10M-1.0MCo(NO3)2的水溶液中，浸泡6-12小时，直至海带完全吸收溶液。
步骤四，将浸泡过的海带用200ml去离子水快速漂洗3-5次，再在60-80℃下真空干燥6-12小时。
步骤五，将处理好的海带在氮气氛围中600-1000℃煅烧2-3小时；升温速率为5-10℃/分钟；煅烧完后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中，超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂。该催化剂可以用在燃料电池中催化阴极的氧化还原反应。
通过上述方法制备出的碳负载型过渡金属催化剂均可解决本发明所述技术问题，达到本发明所述的有益技术效果，本实施例具体选择了下述制备方法：
首先，用200ml去离子水洗涤海带5次。将其切成1cm的小块后，在70℃干燥12小时，将干海带放入50ml含有1.0MCo(NO3)2的溶液中，浸泡12小时，直至海带完全吸收溶液。将浸泡过的海带用200ml去离子水快速漂洗3次，再在70℃下真空干燥12小时。最后，将处理的海带在氮气氛围中1000℃煅烧2小时；升温速率为5度/分钟，后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂，命名为Co/KCM-1000。
实施例2
首先，用去离子水洗涤海带5次。将其切成1cm的小块后，在80℃干燥8h，将干海带放入50ml含有0.5MCo(NO3)2的溶液中，浸泡12小时，直至海带完全吸收溶液。将浸泡过的海带用200ml去离子水快速漂洗3次，再在80℃下真空干燥8h。最后，将处理的海带在氮气氛围中1000℃煅烧2小时；升温速率为5度/分钟，后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的海带衍生复合碳材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂。
实施例3
首先，用去离子水洗涤海带5次。将其切成1cm的小块后，在60℃干燥12h，将干海带放入含有0.1M Co(NO3)2的溶液中，浸泡12小时，直至海带完全吸收溶液。将浸泡过的海带用200ml去离子水快速漂洗3次，再在60℃下真空干燥8h。最后，将处理的海带在氮气氛围中1000℃煅烧2小时；升温速率为5度/分钟，后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂。
实施例4
首先，用去离子水洗涤海带5次。将其切成1cm的小块后，在60℃干燥12h，将干海带放入含有1.0M Co(NO3)2的溶液中，浸泡12小时，直至海带完全吸收溶液。将浸泡过的海带用200ml离子水快速漂洗3次，再在60℃下真空干燥8h。最后，将处理的海带在氮气氛围中650℃煅烧2小时；升温速率为5度/分钟，后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂。
实施例5
首先，用去离子水洗涤海带5次。将其切成1cm的小块后，在60℃干燥12h，将干海带放入含有1.0M Co(NO3)2的溶液中，浸泡12小时，直至海带完全吸收溶液。将浸泡过的海带用200ml离子水快速漂洗3次，再在60℃下真空干燥8h。最后，将处理的海带在氮气氛围中800℃煅烧2小时；升温速率为5度/分钟，后自然冷却，制得海带衍生复合碳材料。
将4.0毫克上述制得的材料分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳负载型过渡金属催化剂。
对比例1
作为对照，将上述实施例2中含有0.5M Co(NO3)2的溶液替换成同量的去离子水，其他条件不变得到海带衍生的碳材料。
将4.0毫克上述制得的海带衍生的碳材料分别分散在960μL乙醇和40μL萘芬的混合液中超声60分钟，得到碳催化剂，命名为KCM-1000。
测试例1、结构成分表征测试
对未烧结的海带以及实施例1制得的海带衍生复合碳材料进行扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和N2吸附-脱附测试。
扫描电镜(SEM)结果如图1所示，(a)和(b)可以看出干海带结构较为致密，具有明显的褶皱结构，(c)显示烧结后的样品为明显的多孔结构，(d)进一步显示在碳的表面分布有大量的纳米粒子。
透射电镜(TEM)结果如图2所示，从(a)中可以看出，纳米粒子均匀的分布于多孔碳上；从(b)中可以看出，纳米粒子被多层石墨化碳包覆在其中。
图3的XRD结果表明Co纳米粒子的存在，实施例1制得的海带衍生复合碳材料所包含的主要元素为碳、氧、氮、钴等。
由图1，图2和图3可知，本发明制得的海带衍生复合碳材料，是一种具有特殊核壳结构的碳包覆钴纳米颗粒的复合结构，其中碳的形态为石墨化碳，钴纳米颗粒粒径在5nm～20nm之间，钴纳米颗粒位于多层石墨化碳所包覆的结构内部。
另外，图4结果表明，实施例1制得的海带衍生复合碳材料的比表面积为147m2g-1，特征孔径为4nm。
测试例2、ORR催化能力测试
取实施例1制备的碳负载型过渡金属催化剂Co/KCM-1000、对比例1制备的碳催化剂KCM-1000各5μL，分别滴在玻碳电极表面,然后在室温下干燥。在室温下分别在氧气饱和氮气饱和的0.1M KOH溶液中进行循环伏安测试。其中，循环伏安测试是在具有三个电极***的CHI 700E电化学工作站进行的。采用玻璃碳旋转盘电极(RDE)(直径5mm,Pine)作为工作电极。对电极和参比电极分别为Pt丝和Ag/AgCl电极。
为了进行对比，用同样的方法将5μL商用Pt/C催化剂(20wt％Pt)滴在玻碳电极表面，进行相同的测试。
测试结果如图5所示，其中，(a)表明实施例1制备的碳负载型过渡金属催化剂Co/KCM-1000对O2具有很好的ORR催化能力；(b)表明，对比例1制备的空白的碳材料制成的KCM-1000催化剂，电催化性能较差，实施例1复合了过渡金属的材料制成的催化剂Co/KCM-1000所显示的极限电流比商业Pt/C还高，进一步证实了其良好的ORR催化性能；(c)和(d)表明，该材料在ORR催化过程中的电子转移数为4(为理想数值)。
测试例3、不同烧结温度或不同的负载量对电催化性能的影响测试
本测试例是为了对比不同烧结温度以及不同的负载量(体现在前驱体Co盐的浓度上)对电催化性能的影响。将实施例1、2、3、4、5得到的碳负载型过渡金属催化剂各5μL滴在玻碳电极表面，然后在室温下干燥。室温下在氧气饱和的0.1M KOH溶液中采用玻璃碳旋转盘电极(RDE)(直径5mm,Pine)作为工作电极。对电极和参比电极分别为Pt丝和Ag/AgCl电极。转速为1600rpm。
为了进行对比，用同样的方法将5μL商用Pt/C催化剂(20wt％Pt)滴在玻碳电极表面，进行相同的测试。
测试结果如图6所示。烧结温度的影响：当烧结温度为1000℃，所得样品Co/ST1000即实施例1制备的碳负载型过渡金属催化剂，具有较好的催化效果，相比之下，650℃和800℃(实施例4制备的碳负载型过渡金属催化剂标记为Co/ST650和实施例5制备的碳负载型过渡金属催化剂标记为Co/ST800)条件下制备的催化剂，催化效果较差，主要体现为极限电流密度较低。前驱物浓度的影响：当Co盐前驱体浓度为0.5M(实施例2制备的碳负载型过渡金属催化剂)或者1.0M(实施例1制备的碳负载型过渡金属催化剂)时，所得样品的催化效果较好。
测试例4、稳定性测试和抗甲醇性能测试
取实施例1得到的碳负载型过渡金属催化剂5μL滴在玻碳电极表面,然后在室温下干燥。在室温下在氧气饱和的0.1M KOH溶液中进行线性扫描测试，线性扫描测试是在如测试例2所述的电化学工作站进行的，转速为1600rpm，记录为起始线性扫描数据。为了进行稳定性测试，进行了5000次循环伏安测试，之后在1600rpm再进行线性扫描测试，记录为最终线性扫描数据，与起始进行对比。为了进行抗甲醇性能测试，我们在150ml0.1M KOH溶液中加入了2ml甲醇，之后进行线性扫描测试。
测试结果如图7所示，(a)中，Co/KCM-1000首轮测试，代表实施例1得到的碳负载型过渡金属催化剂的起始线性扫描测试结果；Co/KCM-1000 5000次循环后，代表实施例1得到的碳负载型过渡金属催化剂的5000次循环后的线性扫描测试结果。(b)的结果表明，加入甲醇前后，Co/KCM-1000的两条线性扫描测试曲线基本重合，代表该样品的催化性能不受甲醇的影响，以此证明其具有较好的抗甲醇性能。

Claims (10)

1.一种材料，其特征在于，所述材料由浸泡过含钴溶液的海带煅烧后制得。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料还包括下述1)-14)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括600℃以上煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧1小时以上；
3)所述煅烧包括在氮气氛围中煅烧；
4)所述煅烧包括升温速率为5-10℃/分钟；
5)所述海带包括干海带；
6)所述浸泡包括在每50ml含钴溶液中侵泡1g干海带；
7)所述浸泡包括浸泡至海带完全吸收含钴溶液为止；
8)所述侵泡包括侵泡6-12小时；
9)所述含钴溶液包括含Co(NO3)2的水溶液；
10)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.10M-1.0M；
11)所述侵泡前，还包括洗涤、干燥海带；
12)所述侵泡后，还包括漂洗、干燥海带；
13)所述煅烧后，还包括自然冷却；
14)所述材料包括煅烧产物石墨化碳和钴纳米粒子。
3.根据权利要求1和/或2任一所述的材料，其特征在于，所述材料还包括下述1)-6)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括650℃～1000℃煅烧；
具体的，800℃～1000℃煅烧；再具体的，800℃或1000℃煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧2-3小时；
具体的，煅烧2小时；
3)所述煅烧包括升温速率为5℃/分钟；
4)所述侵泡包括侵泡12小时；
5)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.5M-1.0M；
具体的，为0.5M或1.0M；
6)当所述材料包括煅烧产物石墨化碳和钴纳米粒子时，所述材料还包括核壳结构，所述石墨化碳包覆钴纳米粒子；和/或材料的比表面积为147m2g-1，特征孔径为4nm；
具体的，所述钴纳米粒子的粒径在5nm～20nm之间。
4.一种材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将浸泡过含钴溶液的海带煅烧后即得所述材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述1)-13)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括600℃以上煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧1小时以上；
3)所述煅烧包括在氮气氛围中煅烧；
4)所述煅烧包括升温速率为5-10℃/分钟；
5)所述海带包括干海带；
6)所述浸泡包括在每50ml含钴溶液中侵泡1g干海带；
7)所述浸泡包括浸泡至海带完全吸收含钴溶液为止；
8)所述侵泡包括侵泡6-12小时；
9)所述含钴溶液包括含Co(NO3)2的水溶液；
10)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.10M-1.0M；
11)所述侵泡前，还包括洗涤、干燥海带；
12)所述侵泡后，还包括漂洗、干燥海带；
13)所述煅烧后，还包括自然冷却。
6.根据权利要求4和/或5任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述1)-5)所述中的至少一种：
1)所述煅烧包括650℃～1000℃煅烧；
具体的，800℃～1000℃煅烧；再具体的，800℃或1000℃煅烧；
2)所述煅烧包括煅烧2-3小时；
具体的，煅烧2小时；
3)所述煅烧包括升温速率为5℃/分钟；
4)所述侵泡包括侵泡12小时；
5)所述含钴溶液包括，溶液中钴离子浓度为0.5M-1.0M；
具体的，为0.5M或1.0M。
7.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：将权利要求1、2和/或3任一所述材料、或权利要求4、5和/或6任一所述方法直接制备得到的材料分散在乙醇和萘芬的混合液中，超声后即得。
具体的，所述超声包括超声60分钟；所述乙醇和萘芬的体积比为24:1。
8.一种催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将权利要求1、2和/或3任一所述材料、或权利要求4、5和/或6任一所述方法直接制备得到的材料分散在乙醇和萘芬的混合液中，超声后即得。
具体的，所述超声包括超声60分钟；所述乙醇和萘芬的体积比为24:1。
9.权利要求1、2和/或3任一所述材料、权利要求4、5和/或6任一所述方法直接制备得到的材料、权利要求7所述催化剂、或权利要求8所述方法直接制备得到的催化剂的应用。
具体的，所述应用包括：作为燃料电池的阴极材料。
10.权利要求4、5和/或6任一所述方法或权利要求8所述方法的应用。
具体的，所述应用包括，在制备燃料电池或其相关产品中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110961131A (zh) * 2019-11-12 2020-04-07 中国地质大学（北京） 一种具有高效析氢性能的Pt/C-N复合电催化材料及其制备方法
CN110961130A (zh) * 2019-11-11 2020-04-07 中国地质大学（北京） 一种高效全解水的非贵金属Ni-C复合纳米催化剂及其制备方法
CN111346642A (zh) * 2020-02-05 2020-06-30 临沂大学 高分散金属纳米颗粒/生物质碳复合电极材料及其制备方法与应用
CN112290025A (zh) * 2020-11-11 2021-01-29 瓮福（集团）有限责任公司 一种基于碳化海带的电极材料的制备方法和锂硫电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104445177A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种石墨烯的制备方法及石墨烯
US20180254491A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-06 Korea Institute Of Science And Technology Method for preparing metal catalyst supported in porous carbon support using plant

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104445177A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种石墨烯的制备方法及石墨烯
US20180254491A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-06 Korea Institute Of Science And Technology Method for preparing metal catalyst supported in porous carbon support using plant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110961130A (zh) * 2019-11-11 2020-04-07 中国地质大学（北京） 一种高效全解水的非贵金属Ni-C复合纳米催化剂及其制备方法
CN110961131A (zh) * 2019-11-12 2020-04-07 中国地质大学（北京） 一种具有高效析氢性能的Pt/C-N复合电催化材料及其制备方法
CN111346642A (zh) * 2020-02-05 2020-06-30 临沂大学 高分散金属纳米颗粒/生物质碳复合电极材料及其制备方法与应用
CN111346642B (zh) * 2020-02-05 2023-02-28 临沂大学 高分散金属纳米颗粒/生物质碳复合电极材料及其制备方法与应用
CN112290025A (zh) * 2020-11-11 2021-01-29 瓮福（集团）有限责任公司 一种基于碳化海带的电极材料的制备方法和锂硫电池

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