CN114628696A - 一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学能源领域，涉及一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法。将六水合氯化钴、葡萄糖和氨水通过简单的水解反应制备出氢氧化钴前驱体，随后加入多巴胺包覆，作为氮掺杂碳载体，最后在氩气中高温热处理得到钴颗粒和钴单原子共存的多孔碳电催化剂。该催化剂的多孔碳具有多级孔结构，微孔有助于承载更多的活性位点，介孔可有效地促进电催化反应过程的质量传输，提高活性位点的利用率。同时具有独立的双催化活性位点，钴颗粒位点和纯吡咯氮型钴单原子位点分别促进了电化学析氧反应和氧还原反应，可作为可充电锌空电池中高效的空气电极催化剂。

Description

一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于电化学能源领域，涉及一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法。特指一种多孔碳负载纯吡咯型钴单原子和钴颗粒双活性位点催化剂的制备方法及其作为双功能氧电催化剂在可充电锌空电池中的应用。
背景技术
可充电锌空气电池(ZABs)因其比能量密度高、安全性高、成本低和环境友好型等优点被认为是最有前途的储能装置之一。其中，空气电极的氧催化剂主导了ZABs整体效率，在充电时催化析氧反应(OER)，在放电时催化氧还原(ORR)，但由于OER和ORR都是四电子转移过程，它们极其缓慢的电荷转移动力学严重影响了电池的输出性能。因此，需要制备高效的氧催化剂加速这两种电化学过程，以提高催化效率并使ZABs产生足够的电流密度。目前，铂基催化剂仍然是最理想的商用ORR催化剂，而RuO2和IrO2是广泛应用的OER催化剂，但其双功能氧活性差、价格高、资源稀缺和稳定性差等问题阻碍了其在可充电 ZABs中的大规模应用。因此，开发高性价比、高性能、稳定的双功能氧电催化剂对促进可充电ZABs的实际应用具有重要意义。
迄今为止，过渡金属基材料，特别是氮掺杂碳负载的钴基催化剂，由于其成本低、电导率高、耐久性好和配位结构可调等优点，已成为贵金属基催化剂最有前途的替代品之一。具有多级孔结构的碳材料通常可以暴露更多的活性位点，促进质量输运。掺杂过渡金属可提供高效的活性位点，氮、磷和硫等非金属元素掺杂可进一步调节金属活性位点的电子结构和配位环境，基于此，过渡金属复合多孔氮掺杂碳材料已被证明具有较好的电化学OER和ORR性能。但是，氮掺杂碳材料通常存在复杂的配位方式，比如石墨氮、吡啶氮和吡咯氮，制约了所制备的催化剂的活性和稳定性的进一步提升。
发明内容
为解决上述的氮掺杂碳载过渡金属催化剂因配位方式复杂引起的活性和稳定性不足的问题，本发明提供了一种在多孔碳材料上同时均匀锚定高纯吡咯氮配位的钴单原子以及金属钴颗粒双活性位点的双功能氧催化剂的制备方法，具体的技术方案如下：
一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法，特指具有高纯吡啶氮配位的钴单原子和金属钴颗粒双活性位点的多孔碳材料，制备过程包括以下步骤：
(1)在室温条件下，称取六水合氯化钴和葡萄糖通过磁力搅拌溶解于去离子水中，形成均匀的溶液，再快速加入浓氨水、碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，室温下持续磁力搅拌反应，反应结束后，将产物离心、洗涤，真空干燥后得到深绿色的粉末。
所述浓氨水、碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液中的一种、六水合氯化钴、葡萄糖、去离子水的比例为1～2mL：2～5mmol：100～200mg：30mL。
所述的浓氨水浓度为25～28wt.％，碳酸钠水溶液浓度为50～100mg/mL，氢氧化钠水溶液浓度为100～150mg/mL。
室温下持续磁力搅拌反应的时间为5～20min。
洗涤指用水和乙醇各洗涤3～5次。
真空干燥温度为60℃。
(2)称取步骤(1)制备的氢氧化钴前驱体，并超声分散至去离子水中，随后，称取盐酸多巴胺加入其中，室温磁力搅拌反应，反应结束后，将产物离心、洗涤，真空干燥后得到碳包覆钴基复合材料。
所述氢氧化钴前驱体、去离子水、盐酸多巴胺的比例为0.1～0.3g：40mL： 0.1～0.5g。
所述室温磁力搅拌反应时间为8～24h。
所述洗涤指用水和乙醇各洗涤3～5次。
所述真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为24h。
(3)制备多孔碳载钴基双功能氧催化剂：将步骤(2)得到的碳包覆钴基复合材料在管式炉中热解处理，通氩气保护，升温速度为2～5℃/min，升温至700 ～1000℃，保温2～3h，最后降温至室温，收集得到黑色粉末即为Cop@CoNC 催化剂。
本发明中得到多孔碳负载的高纯吡咯氮型钴单原子和金属钴颗粒的催化剂，有利于高效稳定的氧催化性能，吡咯氮型钴单原子和钴颗粒分别主导ORR和 OER催化过程，独立的双活性位点有效提升了催化剂的稳定性，纯吡咯氮配位的钴单原子具有高ORR催化活性，并且钴颗粒可同时促进钴单原子的ORR性能。此外，多孔碳具有多级孔结构，可暴露更多的活性位点和促进质量传输。
本发明中得到的Cop@CoNC氧电催化剂表现出优异的氧电化学性能，在电流密度为10mA/cm2处的OER过电位和ORR半波电位之间的电位差仅为0.68V，远小于商业RuO2和Pt/C的电位差(0.72V)。在CV循环测试5000圈后ORR 和OER极化曲线几乎不变，表明该催化剂具有较高的电化学稳定性。将 Cop@CoNC作为液态和柔性固态ZABs的空气极催化剂时，两种电池分别具有 188.8和121.8mW/cm2的峰值功率密度，远大于商业RuO2+Pt/C催化剂(132.1 和64.2mW/cm2)。
此外，本发明制备过程中使用的原材料来源广泛，安全性高，绿色环保。本发明中使用的制备方法简单，所制备的催化剂产品无毒，易于保存，且具有优异的双功能氧催化性能，在替代商用贵金属催化剂用于金属空气电池具有较好的使用前景。
附图说明
图1为实施例中制备的Cop@CoNC-800、Cop@CoNC-900、Cop@CoNC-1000 催化剂的XRD图。
图2为实施例1制备的Cop@CoNC-900催化剂的透射电镜图。
图3为实施例1制备的Cop@CoNC-900催化剂的球差矫正透射电镜图。
图4为实施例中制备催化剂的N元素的高分辨XPS图谱。
图5为实施例中制备的Cop@CoNC-800、Cop@CoNC-900、Cop@CoNC-1000 催化剂的ORR极化曲线(a)和OER极化曲线(b)。
图6为实施例中制备的Cop@CoNC-800、Cop@CoNC-900、Cop@CoNC-1000 催化剂的ORR-OER极化曲线(a)和实施例1中制备的Cop@CoNC-900催化剂 CV循环前后的极化曲线(b)。
图7为基于实施例1制备的Cop@CoNC-900催化剂的液态ZABs的功率密度曲线(a)和柔性固态ZABs的功率密度曲线(b)。
具体实施方式
试剂与仪器：本发明所用的试剂皆为分析纯(AR)，所用的试剂未经特殊说明均无需任何特殊处理直接应用。
六水合氯化钴(CoCl2·6H2O，99％)、醋酸锌(Zn(Ac)2，98％)、氨水(NH3·H2O， 25～28wt.％)、盐酸多巴胺(98％)、葡萄糖(99.5％)、碳酸钠(99.8％)、氢氧化钠(96％)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(99％)、氢氧化钾(KOH)和无水乙醇(C2H5OH,99.7％)购自于国药集团化学试剂有限公司；无水氧化钌 (RuO2，99.9％metals basis)和Pt/C(20％)购自于AlfaAesar；Nafion全氟磺酸树脂溶液(5wt％)购自于Sigma Aldrich。
使用的仪器主要有分析天平(Precisa，XJ220A)、离心机(湖南湘仪， TG16-WS)、鼓风干燥箱(上海精宏，DFG-9076A)、真空干燥箱(上海精宏， DZF-6090)、电化学工作站(上海辰华，CHI760E)、旋转圆盘圆环电极装置(美国PINE公司)。
电化学测试：电化学性能测试采用辰华电化学工作站上进行，使用三电极测试系统，其中，负载催化剂的玻碳电极，可逆氢参比电极和石墨棒电极分别作为作为工作电极，参比电极和对电极。配置均匀分散的3mg/mL的催化剂溶液，每次取10μL溶液滴在直径5mm的玻碳电极上，自然晾干，重复滴两次，在 O2饱和的0.1M的KOH溶液中测试其电化学OER和ORR性能，得到在扫速为 10mV/s时的LSV曲线。
液态和固态ZABs测试：其中，液态ZABs以锌板为阳极，以含有0.2M Zn(Ac)2的6MKOH溶液为电解液。将scCO2-FeC@FeNC催化剂和Pt/C催化剂分别均匀负载在疏水碳纸上作为空气电极。催化剂的质量负荷为1mg/cm2。柔性固态ZABs以负载催化剂的碳布作为空气电极，以柔性的锌箔片作为阳极，以聚乙烯醇、丙烯酸及KOH为原料制备的凝胶作为固态电解质。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
具体的催化剂制备分为以下三个步骤：
(1)制备氢氧化钴前驱体：在室温条件下，称取0.5945g的六水合氯化钴(2.5mmol)和150mg葡萄糖，磁力搅拌溶解于30mL去离子水中，形成均匀的溶液，再快速加入1.5mL浓氨水，室温下持续磁力搅拌10min，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，真空60℃干燥24h后得到深绿色的粉末。
(2)制备碳包覆钴基复合材料：称取0.2g步骤(1)制备的氢氧化钴前驱体，并超声分散至40mL去离子水中，随后，称取0.5g盐酸多巴胺加入其中，室温磁力搅拌24h，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，60℃真空干燥24h。
(3)制备多孔碳载钴基双功能氧催化剂：将200mg步骤(2)得到的产物在管式炉中热解处理，通氩气保护，升温速度为5℃/min，升温至900℃，保温 2h，最后降温至室温，收集黑色粉末，标记为Cop@CoNC-900催化剂。
Cop@CoNC-900催化剂的结构和性能表征：Cop@CoNC-900催化剂的XRD 图谱如图1所示，可以看到催化剂具有清晰的Co颗粒特征峰，图2的透射电镜图可以看到Co颗粒均匀分布在多孔碳载体上。图3为颗粒上和颗粒附近碳区域的球差矫正透射电镜图，从图3可以看到颗粒外包覆着具有清晰晶格的碳壳层，有助于催化过程中防止颗粒结构发生转化和聚集，可以看到在非颗粒区域均匀分布着清晰的Co单原子亮斑，证明Cop@CoNC-900催化剂上同时均匀分布着Co 单原子和Co颗粒。图4的N元素XPS图谱表明Co单原子通过碳载体上的纯吡咯氮进行配位，具有单一的配位方式。图5(a)的ORR极化曲线显示 Cop@CoNC-900具有最高的半波电位(0.84V)，这一数值也高于Pt/C催化剂(0.83 V)。图5(b)的OER极化曲线显示Cop@CoNC-900仅需294mV过电位就可以达到10mA/cm2电流密度，远小于商业RuO2催化剂(323mV)，表明催化剂具有优异的ORR和OER活性。如图6(a)所示，Cop@CoNC-900催化剂的ORR 半波电位与10mA/cm2电流处的OER电位之间的差值仅为0.68V，远小于Rt/C+ RuO2催化剂(0.72V)，再次证明了催化剂优异的双功能催化剂活性。同时，图 6(b)可以看到Cop@CoNC-900催化剂在CV循环5000圈后ORR半波电位及 OER过电位几乎没有衰减，表明催化剂具有优异的氧电催化稳定性。以 Cop@CoNC-900催化剂为空气电极制备了液态和柔性固态锌空电池，如图7(a-b) 所示，基于此催化剂的ZABs均显示出远超Rt/C+RuO2基ZABs的峰值功率密度值，分别达到了188.8mW/cm2和121.8mW/cm2，表明催化剂具有突出的锌空电池应用前景。
实施例2
具体的催化剂制备分为以下三个步骤：
(1)制备氢氧化钴前驱体：在室温条件下，称取0.5945g的六水合氯化钴(2.5mmol)和150mg葡萄糖，磁力搅拌溶解于30mL去离子水中，形成均匀的溶液，再快速加入1.5mL浓氨水，室温下持续磁力搅拌10min，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，真空60℃干燥24h后得到深绿色的粉末。
(2)制备碳包覆钴基复合材料：称取0.2g步骤(1)制备的氢氧化钴前驱体，并超声分散至40mL去离子水中，随后，称取0.5g盐酸多巴胺加入其中，室温磁力搅拌24h，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，60℃真空干燥24h。
(3)制备多孔碳载钴基双功能氧催化剂：将200mg步骤(2)得到的产物在管式炉中热解处理，通氩气保护，升温速度为5℃/min，升温至800℃，保温 2h，最后降温至室温，收集黑色粉末，标记为Cop@CoNC-800催化剂。
Cop@CoNC-800催化剂的结构和性能表征：Cop@CoNC-800催化剂的XRD 图谱如图1所示，可以看到催化剂具有清晰的Co颗粒特征峰。图4的N元素 XPS图谱表明Co单原子通过碳载体上的吡咯氮进行配位，同样具有单一的配位方式。图5(a)的ORR极化曲线显示Cop@CoNC-800具有半波电位(0.80V)，这一数值也接近于Pt/C催化剂(0.83V)。图5(b)的OER极化曲线显示 Cop@CoNC-800仅需332mV过电位就可以达到10mA/cm2电流密度，接近于商业RuO2催化剂(323mV)，表明催化剂具有优异的ORR和OER活性。如图6 (a)所示，Cop@CoNC-800催化剂的ORR半波电位与10mA/cm2电流处的OER 电位之间的差值为0.76V，接近于Rt/C+RuO2催化剂(0.72V)，再次证明了催化剂优异的双功能催化剂活性。
实施例3
具体的催化剂制备分为以下三个步骤：
(1)制备氢氧化钴前驱体：在室温条件下，称取0.5945g的六水合氯化钴(2.5mmol)和150mg葡萄糖，磁力搅拌溶解于30mL去离子水中，形成均匀的溶液，再快速加入1.5mL浓氨水，室温下持续磁力搅拌10min，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，真空60℃干燥24h后得到深绿色的粉末。
(2)制备碳包覆钴基复合材料：称取0.2g步骤(1)制备的氢氧化钴前驱体，并超声分散至40mL去离子水中，随后，称取0.5g盐酸多巴胺加入其中，室温磁力搅拌24h，反应结束后，将产物离心，用水和乙醇各洗涤3次，60℃真空干燥24h。
(3)制备多孔碳载钴基双功能氧催化剂：将200mg步骤(2)得到的产物在管式炉中热解处理，通氩气保护，升温速度为5℃/min，升温至1000℃，保温2h，最后降温至室温，收集黑色粉末，标记为Cop@CoNC-1000催化剂。
Cop@CoNC-1000催化剂的结构和性能表征：Cop@CoNC-1000催化剂的XRD 图谱如图1所示，可以看到催化剂具有清晰的Co颗粒特征峰。图4的N元素 XPS图谱表明Co单原子通过碳载体上的吡咯氮进行配位，同样具有单一的配位方式。图5(a)的ORR极化曲线显示Cop@CoNC-1000具有半波电位(0.83V)，这一数值与Pt/C催化剂相当(0.83V)。图5(b)的OER极化曲线显示 Cop@CoNC-1000仅需312mV过电位就可以达到10mA/cm2电流密度，小于商业RuO2催化剂(323mV)，表明催化剂具有优异的ORR和OER活性。如图6 (a)所示，Cop@CoNC-1000催化剂的ORR半波电位与10mA/cm2电流处的OER 电位之间的差值为0.71V，小于Rt/C+RuO2催化剂(0.72V)，再次证明了催化剂优异的双功能催化剂活性。
应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。

Claims (3)

1.一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述多孔碳载钴基双功能氧催化剂是一种在多孔碳材料上同时均匀锚定吡咯氮配位的钴单原子以及金属钴颗粒双活性位点的双功能氧催化剂，制备方法包括以下步骤：
(1)在室温条件下，称取六水合氯化钴和葡萄糖通过磁力搅拌溶解于去离子水中，形成均匀的溶液，再快速加入浓氨水、碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液，室温下持续磁力搅拌反应，反应结束后，将产物离心、洗涤，真空干燥后得到深绿色的粉末；
(2)称取步骤(1)制备的氢氧化钴前驱体，并超声分散至去离子水中，随后，称取盐酸多巴胺加入其中，室温磁力搅拌反应，反应结束后，将产物离心、洗涤，真空干燥后得到碳包覆钴基复合材料；
(3)制备多孔碳载钴基双功能氧催化剂：将步骤(2)得到的碳包覆钴基复合材料在管式炉中热解处理，通氩气保护，升温速度为2～5℃/min，升温至700～1000℃，保温2～3h，最后降温至室温，收集得到黑色粉末即为多孔碳载钴基双功能氧催化剂。
2.如权利要求1所述的一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浓氨水、碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液中的一种、六水合氯化钴、葡萄糖、去离子水的比例为1～2mL：2～5mmol：100～200mg：30mL；所述的浓氨水浓度为25～28wt.％，碳酸钠水溶液浓度为50～100mg/mL，氢氧化钠水溶液浓度为100～150mg/mL；室温下持续磁力搅拌反应的时间为5～20min；洗涤指用水和乙醇各洗涤3～5次；真空干燥温度为60℃。
3.如权利要求1所述的一种多孔碳载钴基双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氢氧化钴前驱体、去离子水、盐酸多巴胺的比例为0.1～0.3g：40mL：0.1～0.5g；所述室温磁力搅拌反应时间为8～24h；所述洗涤指用水和乙醇各洗涤3～5次；所述真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为24h。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115228474A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 中南大学 一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂及其制备方法和应用
CN116393130A (zh) * 2023-02-22 2023-07-07 中国石油大学(北京) 钴单原子碳基催化剂及其制备方法和应用

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231671A1 (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Fujifilm Corporation Catalyst Material For Use In Fuel Cell, Catalyst Membrane, Membrane Electrode Assembly and Fuel Cell
RU2008141411A (ru) * 2008-10-21 2010-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (RU) Катализатор для катода топливного элемента и способ его получения
CN103058177A (zh) * 2013-01-05 2013-04-24 张家港市东大工业技术研究院 一种利用高能微波真空辐照实现氮掺杂石墨烯的制备方法
CN105413730A (zh) * 2015-11-25 2016-03-23 青岛大学 一种氮掺杂碳纳米管包裹钴电催化氧还原材料的制备方法
CN107093748A (zh) * 2017-04-12 2017-08-25 苏州大学 一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用
CN107252702A (zh) * 2017-07-24 2017-10-17 苏州大学 一种Co‑N‑C/SiO2复合纳米催化剂、其制备方法及应用
CN107308977A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 青岛科技大学 钴氮硫共掺杂碳气凝胶双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN107604375A (zh) * 2017-07-12 2018-01-19 青岛科技大学 氮钴双掺杂多孔碳复合物双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN108172846A (zh) * 2018-01-12 2018-06-15 湖南科技大学 一种双层碳-氮复合物包裹的钴掺杂纳米材料、制备方法及应用
CN108686693A (zh) * 2018-04-19 2018-10-23 重庆大学 一种单原子钴基氮硫双掺杂碳材料催化剂的制备方法
CN108736028A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 深圳大学 一种多孔氮掺杂碳负载钴纳米材料、制备方法及其应用
CN110544774A (zh) * 2019-09-09 2019-12-06 长春理工大学 一种过渡金属纳米晶-氮掺杂碳纳米管复合双功能催化剂及其制备方法和应用
CN111001427A (zh) * 2019-12-24 2020-04-14 山西大学 一种钴氮共掺杂碳基电催化剂材料及制备方法
CN112403501A (zh) * 2020-10-20 2021-02-26 上海大学 具有超低钴原子含量的多孔氮掺杂碳球材料、其制备方法及其应用
CN113258080A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 三峡大学 一种制备氮掺杂碳纳米管包覆钴金属电催化剂的方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231671A1 (en) * 2006-03-24 2007-10-04 Fujifilm Corporation Catalyst Material For Use In Fuel Cell, Catalyst Membrane, Membrane Electrode Assembly and Fuel Cell
RU2008141411A (ru) * 2008-10-21 2010-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (RU) Катализатор для катода топливного элемента и способ его получения
CN103058177A (zh) * 2013-01-05 2013-04-24 张家港市东大工业技术研究院 一种利用高能微波真空辐照实现氮掺杂石墨烯的制备方法
CN105413730A (zh) * 2015-11-25 2016-03-23 青岛大学 一种氮掺杂碳纳米管包裹钴电催化氧还原材料的制备方法
CN107093748A (zh) * 2017-04-12 2017-08-25 苏州大学 一种钴和氮共掺杂碳纳米管催化剂、制备方法及应用
CN107604375A (zh) * 2017-07-12 2018-01-19 青岛科技大学 氮钴双掺杂多孔碳复合物双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN107308977A (zh) * 2017-07-18 2017-11-03 青岛科技大学 钴氮硫共掺杂碳气凝胶双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN107252702A (zh) * 2017-07-24 2017-10-17 苏州大学 一种Co‑N‑C/SiO2复合纳米催化剂、其制备方法及应用
CN108172846A (zh) * 2018-01-12 2018-06-15 湖南科技大学 一种双层碳-氮复合物包裹的钴掺杂纳米材料、制备方法及应用
CN108686693A (zh) * 2018-04-19 2018-10-23 重庆大学 一种单原子钴基氮硫双掺杂碳材料催化剂的制备方法
CN108736028A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 深圳大学 一种多孔氮掺杂碳负载钴纳米材料、制备方法及其应用
CN110544774A (zh) * 2019-09-09 2019-12-06 长春理工大学 一种过渡金属纳米晶-氮掺杂碳纳米管复合双功能催化剂及其制备方法和应用
CN111001427A (zh) * 2019-12-24 2020-04-14 山西大学 一种钴氮共掺杂碳基电催化剂材料及制备方法
CN112403501A (zh) * 2020-10-20 2021-02-26 上海大学 具有超低钴原子含量的多孔氮掺杂碳球材料、其制备方法及其应用
CN113258080A (zh) * 2021-05-13 2021-08-13 三峡大学 一种制备氮掺杂碳纳米管包覆钴金属电催化剂的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAOHAO LI等: "Egg-Box Structure in Cobalt Alginate: A New Approach to Multifunctional Hierarchical Mesoporous N?Doped Carbon Nanofibers for Efficient Catalysis and Energy Storage：google，Alginate and Cobalt and carbon", 《AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 *
周扬等: "高分散钴氮共掺杂碳纳米纤维氧还原催化剂", 《物理化学学报》 *
水恒心等: "双功能yolk-shell钴@钴氮碳掺杂氧电极催化剂", 《化工学报》 *
王启晨等: "碳纳米管基非贵金属催化剂在电催化氧化还原中的应用研究进展", 《无机化学学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115228474A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 中南大学 一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂及其制备方法和应用
CN115228474B (zh) * 2022-07-20 2024-03-12 中南大学 一种用于碱性条件下析氧反应的金属胶体催化剂及其制备方法和应用
CN116393130A (zh) * 2023-02-22 2023-07-07 中国石油大学(北京) 钴单原子碳基催化剂及其制备方法和应用

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