1.一種過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料,其特征在于,其是以瓊脂作為碳源,同時作為金屬離子的固定劑,乙二胺四亞甲基磷酸(EDTMPA)為氮、磷源,所制得的微孔介孔結(jié)構(gòu)并存,且金屬粒子在碳載體中均勻分布的多孔氮磷摻雜碳材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料,其特征在于,所述過渡金屬為鐵、鈷、鎳、錳中的一種或者幾種。
3.權(quán)利要求1-2任一項所述過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:將過渡金屬與乙二胺四亞甲基磷酸形成穩(wěn)定的配合物,再利用瓊脂能夠與水互溶,且能夠形成穩(wěn)定水凝膠的特性,將配合物固定于瓊脂凝膠中,然后低溫冷凍干燥、高溫熱還原制備出氮、磷摻雜的碳載金屬材料,即得所述多孔氮磷摻雜碳材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)將過渡金屬的鹽溶解于蒸餾水形成溶液;
(2)向步驟(1)制得的金屬鹽溶液中加入過量乙二胺四亞甲基磷酸溶液;
(3)瓊脂水溶液的配制:將瓊脂粉或瓊脂條加入蒸餾水中,加熱至微沸,攪拌至瓊脂完全溶解,停止加熱,使瓊脂溶液溫度保持在40-100℃;
(4)將步驟(2)中制得的溶液加入步驟(3)的瓊脂溶液中,待其自然凝固形成凝膠,然后將制得的凝膠進行冷凍干燥處理;
(5)將步驟(4)中經(jīng)過冷凍處理的瓊脂凝膠進行高溫熱處理,并持續(xù)通入保護氣體,碳化,離心洗滌,即得所述材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中過渡金屬的鹽為過渡金屬的硝酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)最終所得溶液中氮和磷的含量控制在5-80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中瓊脂與蒸餾水的質(zhì)量比(1-80):100。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(4)中冷凍干燥使用冷凍干燥機,冷凍干燥機的溫度為-10~-55℃,氣壓為≤150Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(5)中高溫熱處理的條件為:以1~10℃/min的升溫速率升至400~1000℃,保護氣體流速30~200mL/min,保溫2~6h;保護氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或者幾種按任意比例混合而成的氣體。
10.權(quán)利要求1-2任一項所述過渡金屬嵌入式多孔氮磷摻雜碳材料的應用,其特征在于,所述材料作為電極材料用于氧析出反應(OER)和氧還原反應(ORR)催化劑,即用于分解水反應與燃料電池的催化劑。