一种Fe‑N掺杂多孔碳氧还原催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种Fe‑N掺杂多孔碳氧还原催化剂，所述Fe‑N掺杂多孔碳氧还原催化剂由如下方法制备得到，铁离子与丝素蛋白溶液均匀混合后，冻干，然后对冻干后的产物高温碳化处理。本发明专利技术以自然界中绿色环保、价格低廉，易于广泛获得的蚕茧为前体成功合成了用于氧气还原的高效催化剂Fe‑N掺杂多孔碳。通过对制备工艺的优化，确定了适宜的反应条件，所制催化剂拥有诸多优点，例如具有较大的电流密度，较高的电子转移数、较低的过氧化氢产率、良好的稳定性和抗甲醇毒化能力。

A kind of porous carbon and oxygen reduction catalyst doped N Fe

The invention relates to a porous carbon oxygen reduction catalyst Fe N doped, the Fe N doped porous carbon oxygen reduction catalyst is prepared by the following steps, iron ion and silk fibroin solution after mixing evenly, freeze-dried, then the product of high temperature carbonization treatment after lyophilization. The present invention is green environmental protection, price nature is low, easy to widely available as a precursor of cocoon were successfully synthesized for oxygen reduction catalyst Fe N doped porous carbon. Through the optimization of the preparation process, the optimum reaction conditions were determined. The catalyst has many advantages, such as having a larger current density, the higher the number of electron transfer, low hydrogen yield, good stability and anti poisoning ability of methanol.

【技术实现步骤摘要】
一种Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂
本专利技术涉及催化剂领域，具体涉及一种具有多孔结构的氧化还原电催化材料。
技术介绍
能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础，也是直接影响经济发展的一个重要因素。进入21世纪以来，传统的能源利用方式所带来的资源短缺、环境污染和温室效应等问题更为突出，因此传统的能源结构及其利用方式越来越难以适应人类生存发展的需要。近几年来，金属空气电池被科技界和产业界广泛关注，产业化前景非常明朗。作为一种新型的燃料电池，金属空气电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。目前已广泛应用于汽车，航天飞机，潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，并具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低等特点。目前，限制金属空气电池动力化的最主要因素之一是尚未开发出高性能、低成本和满足商用要求的氧还原催化剂。贵金属是迄今为止所发现的活性最高的氧还原催化剂之一。然而，贵金属催化剂较为突出的缺点是价格昂贵、资源短缺、在电解液中易团聚和腐蚀。这在很大程度上限制了其在燃料电池的应用，限制了燃料电池工业的迅猛发展。目前，主要有两大类氧还原非贵催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe‑N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，所述Fe‑N掺杂多孔碳氧还原催化剂由如下方法制备得到，铁离子与丝素蛋白溶液均匀混合，冻干，然后对冻干后的产物进行高温碳化处理。

【技术特征摘要】
1.一种Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，所述Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂由如下方法制备得到，铁离子与丝素蛋白溶液均匀混合，冻干，然后对冻干后的产物进行高温碳化处理。2.根据权利要求1所述的Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，所述铁离子和所述丝素蛋白溶液中丝素蛋白的质量比为1：(3.3～4.3)。3.根据权利要求2所述的Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，所述丝素蛋白溶液中丝素蛋白的浓度为3.5wt％～4.5wt％。4.根据权利要求1～3任一项所述的Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，所述高温碳化处理的温度为700～900℃，时间为2～4h；优选790～810℃。5.根据权利要求4所述的Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，升温过程中升温速率为2～4℃/min；升温和碳化处理的过程中均通入氮气或其它惰性气体进行保护。6.根据权利要求1～5任一项所述的Fe-N掺杂多孔碳氧还原催化剂，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：1)配制浓度为3.5wt％～4.5wt％的丝素蛋白溶液，按铁离子与丝素蛋白的质量比为1：(3.3～4.3)加入铁离子，将二者混合均匀，形成均相溶液；2)将上述均相溶液在-40℃～-35℃的条件下进行冻干处理；3)将冻干处理后所得的产物在氮气或其它惰性气体的保护下按2～4℃/min的速率升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雨青，李长青，何传生，孙凤展，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11