1.一种含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂,其特征在于,所述含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂是以聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的SiO2球作为硬模板,在SiO2球表面均匀包裹氮元素掺杂的石墨炔,最后去除SiO2球形成;
所述含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)SiO2球的改性:将SiO2球加入到NaCl溶液中超声分散,然后加入聚二烯丙基二甲基氯化铵搅拌,离心洗涤并真空干燥,即可获得改性后带正电的SiO2球;
(2)GDY的小尺寸化:将石墨炔进行充分研磨后分散于水中,并进行超声处理获得小尺寸的薄层状GDY溶液;
(3)SiO2@N‑GDY的制备:将步骤(1)所得的改性后带正电的SiO2球分散于水中,其分散液与步骤(2)所得的小尺寸的薄层状GDY溶液混合搅拌,离心干燥得到固体SiO2@GDY,将固体SiO2@GDY与含N有机小分子研磨后在惰性气体中高温炭化处理,即可得到SiO2@N‑GDY;
(4)sp‑N掺杂的石墨炔纳米空心球电催化剂的制备:将步骤(3)所得的SiO2@N‑GDY分散于HF溶液中搅拌进行刻蚀,将刻蚀后的混合物用去离子水离心洗涤至中性,并真空干燥获得含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂。
2.根据权利要求1所述的含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂,其特征在于,所述含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂的内直径与所用SiO2球的直径相同,并且空心球厚度为5‑
11nm。
3.一种权利要求1所述的含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)SiO2球的改性:将SiO2球加入到NaCl溶液中超声分散,然后加入聚二烯丙基二甲基氯化铵搅拌,离心洗涤并真空干燥,即可获得改性后带正电的SiO2球;
(2)GDY的小尺寸化:将石墨炔进行充分研磨后分散于水中,并进行超声处理获得小尺寸的薄层状GDY溶液;
(3)SiO2@N‑GDY的制备:将步骤(1)所得的改性后带正电的SiO2球分散于水中,其分散液与步骤(2)所得的小尺寸的薄层状GDY溶液混合搅拌,离心干燥得到固体SiO2@GDY,将固体SiO2@GDY与含N有机小分子研磨后在惰性气体中高温炭化处理,即可得到SiO2@N‑GDY;
(4)sp‑N掺杂的石墨炔纳米空心球电催化剂的制备:将步骤(3)所得的SiO2@N‑GDY分散于HF溶液中搅拌进行刻蚀,将刻蚀后的混合物用去离子水离心洗涤至中性,并真空干燥获得含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中SiO2与聚二烯丙基二甲基氯化铵的质量比为1‑2:4。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述骤(2)中超声时间为1.5‑3 h,超声功率为100‑200 W,GDY液的浓度为1‑5 mg/mL。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中改性后带正电的SiO2球与石墨炔的质量比例为1:0.25‑1。
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中有含N有机小分子为三聚氰胺、缩二脲、双氰胺的任意一种,SiO2@GDY与含N有机小分子的质量比为1:5‑10。
8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中惰性气体指的是氮气或氩气,高温炭化处理的升温速率为5‑10℃/min,炭化温度为700‑900℃,炭化时间1‑1.5h。
9.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中步所述HF溶液的体积浓度为5‑15%,刻蚀时间为6‑12h。
10.一种权利要求1所述的含sp‑氮掺杂石墨炔空心球电催化剂在燃料电池阴极氧还原反应中的应用。