CN112259745A - 基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的氧还原电催化剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的氧还原电催化剂及其应用，该氧还原电催化剂包括有氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，氮硫共掺杂碳微球/碳片材料通过以下方法制备：S1：将六氯丁二烯与福美钠在高温高压下进行密闭反应；S2：反应结束后，泄压至常压，并自然冷却至室温，将所得固体干燥，得到干燥样品；S3：将所述干燥样品在惰性气体保护下进行高温焙烧处理，从而得到所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料；还涉及所述碳材料、用途和包含其的氧还原电极。所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料具有优异的性能，可用来制备燃料电池的氧还原电极，从而可用于燃料电池中，并表现出了良好的电化学性能，在电化学领域具有巨大的应用潜力和工业价值。

Description

基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的氧还原电催化剂及其 应用

技术领域

本发明属于无机功能材料和电化学能源技术领域，具体是指一种氮硫共掺杂微介孔碳球/片材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)拥有启动快、寿命长、能量大、无污染等优异特点，从而在汽车动力装置、移动电源以及发电厂等诸多领域都有着良好的应用前景。但另一方面，由于还存在诸多技术瓶颈不能解决，导致质子交换膜燃料电池离真正的商业化应用还有比较遥远的距离。

迄今为止，最为常用的燃料电池催化剂是铂基催化剂。但由于铂价格昂贵、资源匮乏，致使催化剂的成本很高。同时铂基催化剂也存在诸多缺陷，例如稳定性差、易中毒、质量活性低等。因此，寻找廉价活性高、稳定好的催化剂倍受关注。

近几年来，具有高比表面积，优异的导电性和稳定性的碳材料例如碳纳米管、介孔碳等已被广泛地应用于燃料电池方面，例如：

CN109786764A公开了一种具有分级孔、氮硫双掺杂非金属碳基氧还原催化剂及制备，属于催化剂技术领域。通过简易的方法合成了一种氮、硫、碳均匀分布的有机聚合物，并进一步高温煅烧,同时完成碳化、氮化和硫化过程，制备出氮、硫双掺杂型的分级孔碳材料。该材料在未使用模板的情况下具有分级孔的结构，比表面积大、合成方法简单、原料易得、成本低廉，而且具有良好的稳定性。但该材料的催化活性较差，不利于氧还原反应的进行。

CN108767275A公开了一种基于四嗪环聚咔唑的氮掺杂碳还原催化剂及其制备方法。首先，通过简单的方法合成了3,6-二(咔唑基)-1,2,4,5-四嗪(TCy)，然后将TCy作为单体通过Friedel-Crafts烷基化合反应或氧化偶联反应合成了新型的超交联聚合物四嗪环聚咔唑，再将该四嗪环聚咔唑通过直接热解的方法得到基于四嗪环聚咔唑的氮掺杂氧还原催化剂(N/C)，合成的催化剂具有优异的氧还原(ORR)催化活性和电化学稳定性。该方法操作过程复杂，不利于工业生产，且抗甲醇性能差。

为了实现催化活性好、稳定性好、抗甲醇性能好等电化学性能的氧还原电极的制备，本发明团队基于以下工作发明作为基础，做了以下工作：

CN107887613A公开了基于三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料的氧还原电极及制备方法与应用，利用苯胺、六氯环三磷腈和硫脲为原料，通过水热合成的方法反应后在惰性气体下碳化最后制备出三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料。所述三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料具有优异的电学性能，可用来制备燃料电池的氧还原电极，从而可用于燃料电池中，并表现出了良好的抗甲醇性能、导电性等，在电化学领域具有巨大的应用潜力和工业价值。

CN110556548A公开了一种具有氧还原活性氮硫共掺杂的类花菜结构的碳材料，利用六氯丁二烯、氮硫共源化合物加入溶剂内在高温高压下进行密闭反应，在惰性气体保护下进行高温焙烧处理，从而得到所述氮硫共掺杂类花菜结构碳材料；还涉及所述复合材料、用途和包含其的氧还原电极。所述氮硫共掺杂类花菜结构碳材料具有优异的性能，可用来制备燃料电池的氧还原电极，从而可用于燃料电池中，并表现出了良好的电化学性能，但其产率低，难以工业化。

基于上述理由，通过简单、绿色、低成本的合成方法具有良好的电化学性能的新型杂原子掺杂碳材料具有十分重要的意义，也是目前电化学能源领域的研究热点和重点，而这也正是本发明得以完成的基础所在和动力所倚。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的氧还原电催化剂及其应用。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的氧还原电催化剂。该氧还原电催化剂包括有氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，该氮硫共掺杂碳微球/碳片材料通过以下方法制备，该方法包括以下步骤：

S1:将六氯丁二烯与福美钠在高温高压下进行密闭反应；

S2：反应结束后，泄压至常压，并自然冷却至室温，将所得固体干燥，得到中间物；

S3：将所述中间物在惰性气体保护下进行高温焙烧处理，从而得到所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料。

在本发明的所上述制备方法中，在步骤S1中，反应温度(即所述的“高温”)为160-240℃，例如可为160℃、180℃、200℃、220℃或240℃，优选为180-22℃，最优选200℃。

本发明的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料是具有氮硫共掺杂碳微球和碳片复合的材料。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S1中，反应压力(即所述的“高压”)为1-5MPa，例如可为1MPa、2MPa、3MPa、4MPa或5MPa，最优选为1.5MPa。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S1中，反应时间为3-11，例如可为3小时、5小时、7小时、9小时或11小时，最优选为7小时。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S1中，所述六氯丁二烯与福美钠的摩尔之比为1：0.1-0.5，例如可为1：0.1、1：0.2、1：0.5、1：1、1：2、1：3或1：5，最优选为1：2。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S2中，干燥温度为60-100℃，例如可为60℃、70℃、80℃、90℃或100℃；干燥时间为6-10小时，例如可为6小时、8小时或10小时。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S3中，所述高温焙烧处理的温度为800℃-1000℃，例如可为800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃，最优选为900℃。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S3中，所述高温焙烧处理的时间为1-3小时，例如可为1小时、2小时或3小时。

在本发明的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的制备方法中，在步骤S3中，所述惰性气体为氮气或氩气。

综上所述，所述步骤S3中的高温焙烧处理，即将所述干燥样品在该温度范围下、于惰性气体气氛中高温放置1-3小时，从而得到本发明的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料。

本发明人发现，当采用本发明的上述制备方法尤其是其中的某些优选工艺参数时，能够得到具有优良电化学性能的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，由其制得的氧还原电极具有优异的电化学性能，例如稳定性好、催化活性高、寿命长等，从而可应用在燃料电池中。

本发明还提供一种如所述的氧还原电催化剂在制备氧还原电极的应用。

具体而言，本发明的一种氧还原电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将玻碳电极在粒度为0.3-0.7μm的氧化铝水浆中打磨、抛光，然后依次在丙酮、无水乙醇和高纯水中超声洗涤20-40秒，氮气吹干，获得预处理玻碳电极；

(2)取权利要求1所述的所述的氧还原电催化剂分散在乙醇水溶液中，然后超声分散5-15分钟，获得混合均匀溶液；将所述混合均匀溶液滴到所述预处理玻碳电极上，室温干燥；再次在玻碳电极上滴加nafion乙醇溶液，室温干燥，即得氧还原电极。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(1)中，所述玻碳电极的直径为2-5mm，例如可为2mm、3mm、4mm或5mm。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(1)中，所述高纯水为去离子水，优选其电阻至少为18MΩ。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(1)中，所述丙酮、无水乙醇和高纯水的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可进行合适的选择，例如可为充分浸没所述玻碳电极、方便进行洗涤的用量即可。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(2)中，乙醇水溶液的质量百分比浓度为40-60％，例如可为40％、50％或60％。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(2)中，超声分散5-15分钟，例如可为5分钟、10分钟或15分钟，优选为10分钟。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(2)中，所述混合均匀溶液中的所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的质量体积浓度为0.5-5mg/ml，即每1ml所述混合均匀溶液中包含0.5-5mg所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，该质量体积浓度例如可为0.5mg/ml、1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml或5mg/ml。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(2)中，滴到预处理玻碳电极上的所述混合均匀溶液的体积并没有特别的限定，只要其能够均匀覆盖玻碳电极表面即可，这是电极制备领域中的技术人员可合适进行确定与选择的，在此不再进行详细描述。

在本发明所述氧还原电极的制备方法中，步骤(2)中，所述nafion乙醇溶液的质量百分浓度为3-8％，即nafion在该溶液中的质量百分浓度为3-8％，例如可为3％、4％、5％、6％、7％或8％。

另外，本发明还是提供一种如上述方法所制备的氧还原电极的燃料电池。

本发明的有益效果是本发明提供的氧还原电催化剂，其基于氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料具有优异的性能，可用来制备燃料电池的氧还原电极，从而可用于燃料电池中，并表现出了良好的电化学性能，在电化学领域具有巨大的应用潜力和工业价值。

具体见实施例实验数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的扫描电镜图(SEM)；

图2是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的样品NSMC-900-1-2的元素分布图；

图3是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的完全扫描XPS图；

图4是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的XPS高分辨O1s谱图；

图5是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的XPS高分辨S2p谱图；

图6是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的XPS高分辨N1s谱图；

图7是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的比表面积图；

图8是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料而制得的氧还原电极的双氧水产率图；

图9是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料而制得的氧还原电极的电子转移示意图；

图10是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料而制得的氧还原电极与20％Pt/C催化剂的抗甲醇中毒测试对比图；

图11是本发明实施例1的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料而制得的氧还原电极的稳定性测试图；

图12是本发明实施例1-3的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的扫描电镜对比图(SEM)；

图13是本发明实施例1-3的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的XRD和Raman对比图；

图14是本发明实施例1-3的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的比表面积对比图；

图15是本发明实施例1、对比例D1-2的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的扫描电镜对比图(SEM)图；

图16是本发明实施例1、对比例D1-2的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料的XRD和Raman对比图；

图17是本发明实施例1、对比例D1-2的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料比表面积对比图；

图18是本发明实施例1、对比例D1-2的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料在不同碳化温度处理的多孔碳在0.1M KOH溶液中氧气饱和状态下的CV曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

S1：将六氯丁二烯与福美钠置于聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，搅拌30min后，于200℃和1.5MPa下反应7小时，其中六氯丁二烯与福美钠的摩尔量比为1：2；

S2：反应结束后，泄压至常压，并自然冷却至室温，将所得固体在80℃干燥7小时，得到干燥样品；

S3：将所述干燥样品在氮气保护下，于900℃温度下高温焙烧2小时，从而得到铁氮共掺杂碳微球复合材料，将其命名为M1。

实施例2-3：步骤S1中物料用量比的考察

实施例2-3：将除将步骤S1中六氯丁二烯与福美钠的摩尔比替换为1:1、1:3外，其它操作均不变，从而重复操作实施例1，从而顺次进行了实施例2-3，将所得复合材料依次命名为M2、M3。

对比例1-2：步骤S3中焙烧温度的考察

除将步骤S3中的高温焙烧温度由900℃分别替换为800℃和1000℃外，其它操作均不变，从而重复操作实施例1，顺次得到对比例1-2，将所得复合材料因此命名为D1、D2。

微观表征

对实施例1所得的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料M1进行了多个不同手段的微观表征，结果如下：

1、由图1的SEM图可知，所述M1由球片堆积在一起，呈葡萄状结构，材料形貌较为均匀，球片镶嵌在一起，材料内部为多孔形貌，可提供孔隙，不仅增加了材料的比表面积，而且增加材料表面催化活性位点，为后续积极的性能提供了基础。

2、由图2可知，所述M1中含有C、N、O、S、Cl五种元素，且均匀分布。从图3的XPS图可知，所述M1中含有Cl元素、N元素、C元素、S元素和O元素，根由此计算出四种元素的含量分别为0.45％、1.88％、89.39％、1.98％和8.52％，在碳表面上引入含有杂原子的官能团，从而形成具有杂原子掺杂之间的协同耦合效应的独特电子结构。这些共掺杂碳材料不仅比大多数单掺杂碳具有更高的催化活性，而且通过改变掺杂类型和活性位点，显示出针对不同电催化反应的定制催化能力。

3、由图4的XPS图可知，键能在532.09eV和533.59eV为C-O键。

4、由图5的XPS图可知，键能在163.97eV和165.19eV为C-S-C键，键能在168.29eV为C-SO_X-C键，噻吩-S(C-S-C键)及亚砜(C-SO_X-C键)这些形式都具有较高的电子自旋密度，这可以扩大相对较弱电负性的碳原子与相对较强电负性的硫之间最外层轨道的失配，从而提高了氧还原的吸附能力，从而提高材料的催化活性。

5、由图6的XPS图可知，键能在398.4eV为吡咯氮，键能在400.8eV为吡啶氮，含氮官能团吡啶氮的存在，如吡咯氮吡啶氮和石墨氮氧气还原成过氧化氢的活性位点及过氧化氢转化成水分子的活性位点，改善氧还原反应中掺杂碳材料的催化性能，从而优化我们氧还原性能。

6、由图7的比表面积图可知，M1的比表面积为1105.4m²/g，并且以微介孔为主，研究证明，介孔碳材料催化剂具有较好的传质性能，生成的过氧化氢就会在相对较短的接触时间内被释放，因此导致了较高的选择性，对材料性能具有积极作用。

氧还原电极M1电极的制备方法

A、将玻碳电极在粒度为0.3-0.7μm的氧化铝水浆中打磨、抛光，然后依次在丙酮、无水乙醇和高纯水中超声洗涤20-40秒，氮气吹干，获得预处理玻碳电极；

B、取上述铁氮共掺杂碳微球复合材料分散在乙醇水溶液中，然后超声分散5-15分钟，获得混合均匀溶液；将所述混合均匀溶液滴到所述预处理玻碳电极上，室温干燥；再次在玻碳电极上滴加nafion乙醇溶液，室温干燥，即得本发明的氧还原电极。

氧还原D1-D2电极的制备方法

分别将上述“氧还原电极M1电极的制备方法”中的碳材料M1替换为D1和D2，其它操作均不变，从而分别重复实施了上述制备方法，顺次得到使用D1和D2的氧还原电极，将其分别命名为D1电极和D2电极。

电化学性能测试

1、图7是M1在电压范围内-1.0V～-0.2V之间，ORR过程转移电子数在3.9-4.0之间，说明这是一个四电子转移过程，可以将氧气直接还原为OH^-，也就是说这种多孔碳M1有着很高的氧化还原催化活性。

2、图8是M1电极在电压范围内-1.0V～-0.2V之间，H₂O₂产率低于6％，证明在ORR过程中中间产物较少，反应过程简单，且反应速率较快。。

3、图9为20％Pt/C和所得M1电极材料的抗甲醇中毒性对比曲线图，从图中可以看出，在1000s时加入3mol/L的甲醇溶液，NSMC-900-1-2材料制备的电极，电流基本保持不变，而20％Pt/C的电流值变化非常明显，这说明了我们制备的M1与20％Pt/C相比，具有很好的抗甲醇中毒性。

4、图10为M1的电极材料通过计时电流法(i-t)测试得到的循环稳定性图，测试得到的循环稳定性图，测试转速为1600rpm，0.1mol/L KOH溶液中，通O2至饱和，然后在-0.25V电位下测试21h，由图可知，M1电极材料的相对电流密度在持续测试20h后基本无衰减，保留值仍有99％以上，而20％Pt/C在20h后保留值仅有40.0％左右。说明M1具有很好的稳定性。

对步骤S1中物料用量比的焙烧温度的考察

实施例2-3：步骤S1中物料用量比的考察

实施例2-3：将除将步骤S1中六氯丁二烯与福美钠的摩尔比替换为1:1、1:3外，其它操作均不变，从而重复操作实施例1，从而顺次进行了实施例2-3，将所得复合材料依次命名为M2、M3。

对比例1-2：步骤S3中焙烧温度的考察

除将步骤S3中的高温焙烧温度由900℃分别替换为800℃和1000℃外，其它操作均不变，从而重复操作实施例1，顺次得到对比例1-2，将所得复合材料因此命名为D1、D2。

微观表征

对实施例2-3、对比例1-2所得的氮硫共掺杂碳微球/碳片材料与M1进行了多个不同手段的微观表征对比，结果如下：

1、由图11的SEM图可知，六氯丁二烯和福美钠之间的摩尔比为1:1(A)、1:2(B)、1:3(C)所得产物的电镜图。显然，在水热和随后的碳化过程之后，M2的复合物呈现出熔融球结构；进一步增加福美钠的量直至六氯丁二烯和福美钠之间的摩尔比达到1:2时，大多数呈球片结构；摩尔比为1:3M3呈现出球块结构。显然，福美钠的量对形貌有一定的影响。

2、图12为M1、M2、M3的XRD及拉曼对比图，从图15(A)中看出，微介孔碳的XRD衍射峰有两个较宽的衍射峰，23.4°的衍射峰对应石墨化碳的(002)，43.8°的衍射峰对应石墨化碳的(100)，是碳的两个特征峰，三者相比较，M1两个衍射峰最为明显，结晶度最好，这是因为温度越高，微介孔碳的结晶度越好。图15(B)为微介孔碳的拉曼分析谱图，三种材料均在1334cm^-1、1582cm^-1附近出现了碳的两个特征峰，M2微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G为0.996，M1微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G为1.012，M3微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G为0.995，同样M1微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G最高，说明其材料的表面缺陷最多，活性位点较多。

3、图13为M1、M2、M3的N2吸附-脱附曲线图和孔径分布图，从图中等温线的类型可以看出，NPSC微介孔碳为Ⅰ类吸附曲线。得到微介孔碳M2(A)的比表面积为373.14m²/g，M1(B)的比表面积为1105.4m²/g，M3(C)的比表面积为833.22m²/g，所得材料主要有微孔和介孔组成，介孔碳材料催化剂具有较好的传质性能，生成的过氧化氢就会在相对较短的接触时间内被释放，因此导致了较高的选择性，对材料性能具有积极作用。

4、图14为D1、D2、M1的SEM对比图。在图中看出，不同温度碳化后，所得到产物的电镜图，从图中可以看出，当碳化温度为900℃时，材料形貌较为均匀，球片镶嵌在一起，材料内部较为粗糙的多孔形貌，增加了材料的表面积，而且增加材料表面催化活性位点，为后续积极的性能提供了基础。

5、图15为D1、D2、M1的XRD及拉曼对比图。从18(A)XRD图谱可以看出，每种微介孔碳NSMC的XRD都有两个较宽的衍射峰，23.4°的衍射峰对应石墨化碳的(002)晶面衍射，43.8°的衍射峰对应石墨化碳的(100)晶面衍射，三者相比较，M1两个衍射峰最为明显，结晶度最好，这是因为温度越高，微介孔碳的结晶度越好。图18(B)为样品经过不同热处理温度的微介孔碳的拉曼分析谱图，三种材料均在1334cm^-1、1582cm^-1附近出现了碳的两个特征峰，分别对应D峰和G峰，从图中可以看出，D1微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G比为0.84，M1微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G为1.04，D2微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G比为1.12，D2微介孔碳的D峰与G峰的强度比I_D/I_G最高，说明其材料的表面缺陷最多，活性位点较多。

6、图16为D1、D2、M1的N2吸附-脱附曲线图和孔径分布图对比图。从图中等温线的类型可以看出，微介孔碳均为Ⅰ类吸附曲线。得到微介孔碳D1(A)的比表面积为489.09m² g^-1，M1(B)的比表面积为1105.4m² g^-1，D2(C)的比表面积为1089.2m² g^-1，介孔碳材料催化剂具有较好的传质性能，生成的过氧化氢就会在相对较短的接触时间内被释放，因此导致了较高的选择性，对材料性能具有积极作用。

电化学性能测试

图17是不同热处理温度的多孔碳M1、D1、D2在氧气饱和状态下的CV曲线，扫速为10mV/s，从图中可以看出，M1、D1、D2这三种电极材料都出现了还原峰，峰电位分别为0.62V、0.81V、0.83V(vs RHE)，催化性能好

如上所述，在本团队有一定基础的情况下，本发明提供了一种复合材料及其制备方法、用途和由其制得的电极，更具体而言，提供了一种葡萄状氮硫共掺杂/微介孔碳材料及制备方法、用途和包含其的氧还原电极，从而可应用于燃料电池中，表现出了优异的电化学性能，在电化学领域具有良好的应用前景和工业化潜力。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种氧还原电催化剂，其特征在于该氧还原电催化剂包括有氮硫共掺杂碳微球/碳片材料，该氮硫共掺杂碳微球/碳片材料通过以下方法制备，该方法包括以下步骤：

S1:将六氯丁二烯与福美钠在高温高压下进行密闭反应；

S2：反应结束后，泄压至常压，并自然冷却至室温，将所得固体干燥，得到中间物；

S3：将所述中间物在惰性气体保护下进行高温焙烧处理，从而得到所述氮硫共掺杂碳微球/碳片材料。

2.一种如权利要求1所述的氧还原电催化剂在制备氧还原电极的应用。

3.一种氧还原电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将玻碳电极在粒度为0.3-0.7μm的氧化铝水浆中打磨、抛光，然后依次在丙酮、无水乙醇和高纯水中超声洗涤20-40秒，氮气吹干，获得预处理玻碳电极；

(2)取权利要求1所述的所述的氧还原电催化剂分散在乙醇水溶液中，然后超声分散5-15分钟，获得混合均匀溶液；将所述混合均匀溶液滴到所述预处理玻碳电极上，室温干燥；再次在玻碳电极上滴加nafion乙醇溶液，室温干燥，即得氧还原电极。

4.一种包含权利要求3所述的制备方法所制备的氧还原电极的燃料电池。

Images