CN114976070B - 一种制备非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的方法及其应用 - Google Patents
一种制备非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于氧还原反应电催化剂的技术领域，公开了一种制备非贵金属‑氮共掺杂多孔碳材料的方法及其应用。所述方法：1)在含有乙醇的混合溶剂中，将金属盐、氨基酸、氢氧化钾、氯化镁混匀，再加入琼脂糖混合，冷冻干燥，获得干粉；2)将干粉在保护性气氛下进行热解处理，获得非贵金属‑氮共掺杂多孔碳材料。本发明的方法简单，便于进行放大实验，且所获得的非贵金属‑氮共掺杂多孔碳材料具有较大的比表面积，较多的反应活性位点和缺陷位点，具有足以和商用贵金属催化剂相媲美的氧还原反应催化活性。本发明的非贵金属‑氮共掺杂多孔碳材料在电催化氧还原反应中的应用，作为氧还原反应电催化剂。
Description
技术领域
本发明属于氧化还原反应电催化剂的技术领域，具体涉及一种通用的制备非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料方法及其应用。
背景技术
伴随着人类社会的快速发展以及世界格局的动荡，能源供应逐渐成为了制约社会发展的“卡脖子”领域，再加上目前主流化石燃料的消耗，不断损害我们生存的环境，因此我们需要寻找对环境友好且能量转换效率高的替代能源体系，以对能源系统革新。燃料电池是一种新型的清洁能量转化装置，可以将燃料的氧化转换为电能输出，是目前解决环境污染和能源危机的有效方案之一。然而，燃料电池仍然存在制造成本高、效率不佳和使用寿命过短等问题。氧还原反应是多种泛用的空气燃料电池阴极上发生的常见反应，很大程度上控制着燃料电池的性能好坏及寿命长短。其中贵金属铂作为该反应的商用催化剂，可以有效催化氧还原反应，但其稀有性、价格高昂和稳定性较差等缺点使燃料电池的大规模商业化应用受到很大制约。因此，开发廉价且性能优良的非贵金属电催化剂具有重要的生产实践意义。
最近，非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料成为了替代传统贵金属催化剂一种高效催化剂，其表现出足以和贵金属相媲美甚至超越其反应活性。然而，大部分非贵金属-氮共掺杂碳材料的合成步骤繁琐，且不同金属的氮掺杂碳材料制备过程差别较大，不利于进行工艺控制以放大实验增加产量。因此，开发一种通用且低成本的制备非贵金属-氮掺杂多孔碳催化剂的方法有助于实现燃料电池的产业成熟化。
发明内容
为了解决上述现有技术仍存在的问题与不足，本发明的目的在于提供一种通用的制备非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的方法。本发明的方法中所用原材料对人体无毒无害，制备过程容易操作，有利于提高反应规模以实现燃料电池产业化。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的应用。本发明的非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料具有较高的电催化氧还原活性。所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料在氧还原反应中的应用，作为氧还原反应电催化剂，特别是燃料电池阴极中的催化剂。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种通用的制备非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的方法，包括以下步骤：
1)在含有乙醇的混合溶剂中，将金属盐、氨基酸、氢氧化钾、氯化镁混匀，再加入琼脂糖混合，冷却，冷冻干燥，研磨，获得干粉；
2)将干粉在保护性气氛下进行热解处理，获得非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料。
所述金属盐为金属Fe、Mn、Ni中的一种或两种无机盐，如硝酸铁、醋酸亚铁、氯化锰、醋酸锰、硝酸镍、醋酸镍。所述金属盐含结晶水或不含结晶水。
所述氨基酸为色氨酸、组氨酸和精氨酸中的一种或几种，优选为组氨酸。
所述混合溶剂为水和无水乙醇的混合溶剂，水和无水乙醇的体积比为(1.1～1.3)：1。
所述氯化镁为含结晶水的氯化镁MgCl2·6H2O。
所述金属盐与氨基酸的质量比为1：(9～15)；所述金属盐、氯化镁与氢氧化钾的摩尔比为1：(3～6)：(25～35)；所述氨基酸与琼脂糖的质量比为(4～6)：1。
所述氨基酸与混合溶剂的质量体积比为(3.5～4.3)g/100mL；所述金属盐与混合溶剂的质量体积比为(0.3～0.6)g/100mL；所述琼脂糖与混合溶剂的质量体积比为(0.6～0.9)g/100mL。
步骤1)中所述金属盐、氨基酸、氢氧化钾、氯化镁混匀是在75～85℃下混匀；具体是指将氨基酸在混合溶剂中在75～85℃下搅拌15～25min，然后加入氯化镁、氢氧化钾和金属盐继续搅拌25～35min。
步骤1)中所述混合是指将琼脂糖加入后，搅拌1.5～2.5h。
所述冷却是指自然冷却。
所述冷冻干燥的温度为-55～-61℃；冷冻干燥的时间为8～15h。
步骤2)中所述热解处理是将干粉进行预碳化，酸处理，二次碳化。
所述预碳化的温度为850～950℃。
进一步地，所述预碳化是指将干粉进行初煅烧和终煅烧；初煅烧的温度330～360℃，终煅烧的温度为850～950℃。初煅烧时升温速率为1～4℃/min；终煅烧时升温速率为4～6℃/min。
所述初煅烧的时间为1～3h，终煅烧的时间为1.5～2.5h。
所述二次碳化的温度为850～950℃。二次碳化的升温速率为1～4℃/min。酸处理后采用水洗涤。
所述二次碳化的时间为1.5～2.5h。
所述酸处理中采用的酸为稀盐酸或稀硫酸，优选为稀硫酸；所述酸的浓度为0.6～1.2mol/L；所述酸处理是指采用酸浸渍法处理，浸渍的温度为76～82℃，浸渍的时间为9～12h。
所述热解处理在保护性氛围下进行。
由上述任一项所述的制备方法制得的一种非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料。
所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的孔容为0.46～0.89cm3/g，孔径为2.18～2.73nm，比表面积为934～2252m2/g。
所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料应用于电催化氧还原反应中，作为氧还原反应电催化剂，特别是燃料电池阴极中的催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明提供了一种制备非贵金属-氮共掺杂碳材料催化剂的方法，该方法过程简便，操作容易，具有通用性，并且可在一定程度上等比例放大实验规模，从而能够在保持材料各方面的性质的情况下增大产量，实现产业化生产。
(2)本发明制备的非贵金属-氮共掺杂材料具有高度分散的金属原子，以单原子的形式掺杂于碳骨架中，使材料的活性位点充分暴露，并且该结构具有较高的比表面积，其丰富的孔结构可以有效促进固液相界面中的物质交换效率，大幅提高氧还原反应活性。
(3)本发明主要采用氨基酸和琼脂糖作为原料，价格低廉，方便易得，对环境友好，并且不会对人体健康产生危害。其中，氨基酸可以提高材料含氮量，使催化剂的有效反应活性位点增多，附带的羧基可以使其与金属盐在强碱性环境下结合紧密；琼脂糖作为碳源，在热解处理后可以联结氨基酸，在模板剂的作用下形成孔道结构丰富的碳骨架，通过增大材料的比表面积来提升反应物的传质效率，进而增强氧还原性能。该材料可以作为燃料电池中高性能阴极催化剂来替代贵金属催化剂。
附图说明
图1为实施例1～4所得产物的氮气吸附脱附等温线及孔径分布曲线谱图，其中A为氮气吸附脱附等温线谱图，B为孔径分布曲线谱图；
图2为实施例1～4所得产物以及Pt/C的线性扫描曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式和保护范围不限于此。
实施例1
一种氮掺杂多孔碳材料(记作NpC)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O和3.0g氢氧化钾，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到灰黄色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的NpC。
本实例所合成NpC的孔容为0.52cm3/g，孔径为2.18nm，比表面积为2252m2/g。
实施例2
一种非贵金属铁-氮共掺杂多孔碳材料(记作Fe-NpC)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O，3.0g氢氧化钾和0.33g无水醋酸亚铁，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到橙黄色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Fe-NpC。
本实例所合成Fe-NpC的孔容为0.89cm3/g，孔径为2.22nm，比表面积为2099m2/g。
实施例3
一种非贵金属锰-氮共掺杂多孔碳材料(记作Mn-NpC)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O，3.0g氢氧化钾和0.43g四水合醋酸锰，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到灰粉色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Mn-NpC。
本实例所合成Mn-NpC的孔容为0.46cm3/g，孔径为2.71nm，比表面积为934m2/g。
实施例4
一种非贵金属镍-氮共掺杂多孔碳材料(记作Ni-NpC)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O，3.0g氢氧化钾和0.42g四水合醋酸镍，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到灰绿色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Ni-NpC。
本实例所合成Ni-NpC的孔容为0.85cm3/g，孔径为2.63nm，比表面积为1698m2/g。
实施例5
一种非贵金属铁-氮共掺杂多孔碳材料(记作Fe-NpC-MA)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g三聚氰胺加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O，3.0g氢氧化钾和0.33g无水醋酸亚铁，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到棕黄色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Fe-NpC-MA。
实施例6
一种非贵金属铁-氮共掺杂多孔碳材料(记作Fe-NpC-MDH)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.5g Mg(OH)2和0.33g无水醋酸亚铁，继续搅拌30min后加入0.8g琼脂糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到棕黄色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Fe-NpC-MDH。
实施例7
一种非贵金属铁-氮共掺杂多孔碳材料(记作Fe-NpC-Glu)的制备方法，具体包含如下步骤：
称取4.0g组氨酸加入以60mL水和50mL无水乙醇配制的乙醇-水混合溶液中，在油浴80℃下磁力搅拌20min后，依次加入2.0g MgCl2·6H2O，3.0g氢氧化钾和0.33g无水醋酸亚铁，继续搅拌30min后加入0.8g葡萄糖，继续搅拌2h后倒入培养皿自然冷却后置于真空冷冻干燥机中，在-61℃下冷冻干燥10h，研磨后得到焦糖色干粉。将干粉转移至瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以2℃/min的升温速率升温至350℃煅烧2h，再以5℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温，得到黑色固体。将得到的固体以1.0mol/L稀硫酸于80℃浸渍10h，用大量去离子水洗涤后，将其再次放入瓷舟中，置于管式炉中在氮气氛围保护下以3℃/min的升温速率升温至900℃煅烧2h，自然冷却至室温后得到黑色固体即为所述的Fe-NpC-Glu。
对实施例1～4所得的产物进行N2物理吸附-脱附表征及孔径分布表征，采用美国Micromeritics公司TriStar II 3020型全自动比表面积和孔隙分析仪进行分析，其结果如图1所示。图1为实施例1～4所得产物的氮气吸附脱附等温线及孔径分布曲线谱图，其中A对应氮气吸附脱附等温线谱图，B对应孔径分布曲线谱图。
从图1中的A图可以明显看出，所有的样品均呈现出典型的IV型吸附等温线和H4型滞回环，主要来自于孔结构中的毛细凝聚作用，同时说明材料中均存在大量微孔和介孔。这两种孔在氧还原反应中都发挥了重要作用，其中微孔可使电解质中的氧气分子接近活性反应位点，而介孔可增强传质效率，提供充足的氧气。通过对比实施例1～4的孔容、孔径和比表面积数据可知，不同金属的掺杂会显著影响材料的孔容和比表面积，其中含铁元素样品的滞回环面积最大，并且其孔容也是最大的，说明铁可以使材料的介孔数量达到最高，产生更丰富的孔道结构，从而获得更好的氧还原活性。据孔径分布结果(如图1中的B图)可知，实施例1，2，和4的微孔孔径在小于2nm范围内均匀分布，且孔径在2～50nm之间也有介孔存在。但实施例3所得产物中的微孔和介孔更少，还有较多大孔的分布，并且比表面积明显更小，说明锰元素的掺杂不利于形成二级介孔，也就会阻碍产生更大的比表面积。
对实施例1～4所得产物的表面元素含量进行X射线光电子能谱表征，采用美国Thermo Fisher Scientific公司的K-Alpha型X射线光电子能谱仪进行分析，结果如表1所示。
表1实施例1～4所得产物的表面元素原子百分含量(at％)
由表1可知，实施例1～4所得材料中，铁盐的加入可以获得最高的金属含量以及氮氧含量，这是由铁盐与组氨酸的协同作用产生的。氮原子中的孤电子对改变了相邻碳原子的电子云密度，使得其更易于吸附反应物分子。氧官能团可作为的吸附位点，促进氧气分子在水溶液中的收集。因此，相较于其他金属掺杂，铁元素的引入可以贡献更多反应活性物种，从而提高其氧还原性能。
对实施例1～7所得产物进行线性扫描(LSV)表征，采用广州盈思传感科技有限公司的IGS-6030型电化学工作站进行分析，其结果如图2和表2所示。该测试在0.1mol/L氢氧化钾溶液的碱性条件中进行，扫描速率为10mV/s，旋转圆盘电极的转速为1600rpm，并选取曲线的半波电位和扩散控制电流密度作为衡量电化学氧还原性能的比较标准。
图2为实施例1～7所得产物以及Pt/C的线性伏安扫描曲线，对应各个材料的氧还原性能，并与商业催化剂Pt/C的性能进行对比。横坐标的电位值以可逆氢电极(RHE)为基准。在图2中，实施例2具有比Pt/C更大的半波电位，而且其扩散控制电流密度也比Pt/C的更高，说明该催化剂的氧还原反应催化性能相较于Pt/C的更为优异。同时，这说明铁元素的掺杂可以使材料的氧还原催化活性增强，而镍元素和锰元素的加入则没有达到优化材料氧还原催化性能的预期，可能的原因为在氧还原反应中，铁氮位点的反应活性与纯氮，锰氮和镍氮相比更高，并且铁加入可以形成更多的孔隙结构，增强传质，从而使含铁样品获得更好的电催化性能。
表2实施例1～7所得产物在0.1mol/L氢氧化钾溶液中的半波电位和扩散控制电流密度
在非贵金属-氮共掺杂碳材料中，金属原子和氮原子的共掺杂改变了碳骨架中的电子拓扑结构，在材料表面上生成了对氧还原催化有利的官能团、缺陷位点等，其中以铁元素的掺杂获得最优异的性能。作为氮源的氨基酸中含有大量氮物种，并且带有的羧基可以在强碱性体系下溶解于溶剂，更好地与金属结合，因此优于其他含氮化合物。使用氢氧化镁代替氯化镁和氢氧化钾则无法提供强碱性环境，同时缺失了一部分可成为盐模板的氯化钾，导致孔道结构进一步减少，材料的性能亦会降低。使用葡萄糖取代琼脂糖无法在反应物混匀冷却后形成凝胶，这会造成冷冻干燥后得到的样品成为黏性物质，无法被研磨成干粉，在热解处理后孔道结构稀少。由此可以得到本发明内容具有相当的特异性。综上所述，本发明的非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料具有较大的比表面积以及孔容，较多的氮掺杂量，以及较多的缺陷位点和活性位点。本发明的非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料氧还原反应催化活性好，且制备过程简便，是理想的商用贵金属催化剂的替代品。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在含有乙醇的混合溶剂中，将金属盐、氨基酸、氢氧化钾、氯化镁混匀，再加入琼脂糖混合，冷冻干燥，获得干粉；
2)将干粉在保护性气氛下进行热解处理，获得非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料；
所述金属盐为含结晶水或不含结晶水的醋酸亚铁；
步骤1)中所述氨基酸为组氨酸；
步骤1)中金属盐与氨基酸质量比为1:(9～15)；所述金属盐、氯化镁与氢氧化钾摩尔比为1:(3～6):(25～35)；所述氨基酸与琼脂糖的质量比为(4～6):1。
2.根据权利要求1所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述热解处理为将干粉进行预碳化，酸处理，二次碳化。
3.根据权利要求2所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：
所述预碳化是指将干粉进行初煅烧和终煅烧；初煅烧的温度330～360℃，终煅烧的温度为850～950℃；
所述二次碳化的温度为850～950℃。
4.根据权利要求3所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：
所述初煅烧的时间为1～3h，终煅烧的时间为1.5～2.5h；
所述二次碳化的时间为1.5～2.5h。
5.根据权利要求2所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：
所述酸处理采用的酸溶液为稀盐酸或稀硫酸；所述酸溶液的浓度为0.6～1.2mol/L；所述酸处理是指采用酸浸渍法处理，浸渍的温度为76～82℃，浸渍的时间为9～12h。
6.根据权利要求1所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：
所述氯化镁为含结晶水的氯化镁；
所述混合溶剂为水和无水乙醇的混合溶剂，水和无水乙醇的体积比为(1.1～1.3):1。
7.根据权利要求1所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料的制备方法，其特征在于：
所述氨基酸与混合溶剂的质量体积比为(3.5～4.3)g/100mL；
所述金属盐、氨基酸、氢氧化钾、氯化镁混匀是在75～85℃下搅拌混匀；
所述混合是指将琼脂糖加入后，搅拌1.5～2.5h；
所述冷冻干燥的温度为-55～-61℃；冷冻干燥的时间为8～15h；
冷冻干燥前进行冷却，所述冷却是指自然冷却；冷冻干燥后进行研磨。
8.一种由权利要求1～7任一项所述制备方法得到的非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料。
9.根据权利要求8所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料在电催化氧还原反应中的应用，其特征在于：所述非贵金属-氮共掺杂多孔碳材料作为氧还原反应电催化剂。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述电催化剂为燃料电池阴极中的催化剂。
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