恭喜太原理工大学李雪莲获国家专利权
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龙图腾网恭喜太原理工大学申请的专利一种二维纳米薄片M-NX-C催化剂及其制备方法和应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116845258B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310568086.7,技术领域涉及:H01M4/90;该发明授权一种二维纳米薄片M-NX-C催化剂及其制备方法和应用是由李雪莲;郭文奇;王建成;高丽丽;齐凯设计研发完成,并于2023-05-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种二维纳米薄片M-NX-C催化剂及其制备方法和应用在说明书摘要公布了:本发明公开了一种二维纳米薄片M‑NX‑C催化剂的制备方法,涉及锂‑气体电池电极材料制备技术领域,以无水甲醇为介质,将金属盐与氮杂环类有机配体混合,原位生长‑模板限域‑碳化组装,形成高氮掺杂的M‑NX‑C二维纳米材料;制备的二维纳米薄片,交叉互联,可缩短电子传输路径,增强电子‑质子传递能力;比表面积大、稳定性高,增加催化剂与电解液、反应物及中间体的有效接触;过渡金属与掺氮碳材料的强耦合界面,金属催化位点充分暴露,晶格缺陷丰富,催化活性高,具备优异的电催化CO2还原与氧化性能;作为锂‑二氧化碳电池的电极材料,在电池的充‑放电阶段,可有效缓解放电产物堆积,高效催化产物氧化分解,赋予二次电池较长的循环寿命和较低的过电位。
本发明授权一种二维纳米薄片M-NX-C催化剂及其制备方法和应用在权利要求书中公布了:1.一种二维纳米薄片M-NX-C催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:将金属盐和氮杂环类有机配体反应,原位生长得到ZIFs;S2:将ZIFs进行硅硬模板包覆,得到ZIFs@Si;S3:将ZIFs@Si进行碳化组装,得到M-NX-C@Si;S4:对M-NX-C@Si中的硅硬模板进行刻蚀,得到M-NX-C纳米片催化剂;其中,步骤S1的具体操作包括,S101:将金属盐和氮杂环类有机配体按照摩尔比1:4~1:12在无水甲醇中反应,反应温度为25~60℃,反应时间为3~24h,其中,有机配体在无水甲醇中的浓度为0.5~3mol·L-1;S102:将反应后的混合液离心、洗涤、真空干燥,得到ZIFs;步骤S2的具体操作包括,S201:将步骤S1得到的ZIFs分散于去离子水中,并依次加入摩尔比为25:1~50:1的NaOH、CTAB表面活性剂,及原硅酸四乙酯和无水甲醇,搅拌;其中,原硅酸四乙酯与无水甲醇的体积比1:3~1:6;NaOH在无水甲醇中的浓度为0.10~0.20molL;S202:搅拌后,静置,离心,洗涤,干燥,得到ZIFs@Si;步骤S3的具体操作包括,将步骤S2得到ZIFs@Si与氰胺按照质量比1:1~8:1分别置于管式炉的中端和前端,在还原性气氛下进行碳化,碳化温度为600~1100℃,碳化时间为3~6h,得M-NX-C@Si;步骤S4的具体操作包括,S401:将步骤S3碳化后得到的M-NX-C@Si溶于浓度为2~5mol·L-1的NaOH溶液中对硅硬模板进行刻蚀,刻蚀温度为40~70℃,刻蚀时间为10~24h;S402:将刻蚀后的产物离心、洗涤和干燥,得M-NX-C纳米片催化剂;步骤S101中所述金属盐包括六水合硝酸钴、六水合硝酸锌、六水合硝酸铜、九水合硝酸铬、九水合硝酸铁中的任意一种或多种;氮杂环类有机配体包括咪唑、2-甲基咪唑、4,4’-联吡啶中的任意一种;步骤S3中氰胺包括双氰胺、三聚氰胺中的任意一种;还原性气氛为H2Ar混合气,体积比为1:10~3:10;管式炉以1~10℃min的升温速率从室温升至350℃,恒温2h;再以1~5℃min的速率升温至600~1100℃,恒温碳化3~6h,以5~20℃min的降温速率降至室温。
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