The invention relates to a preparation method of a single atom iron dispersed oxygen reduction electrocatalyst, which belongs to the field of electrocatalysis technology. The use of cheap and nitrogen rich g C3N4 as raw material, adding surfactant, iron source, after pyrolysis was electro catalyst dispersed iron atom. The catalyst has simple synthesis method, no pollution, reactant availability, the catalyst prepared by electrochemical performance and platinum carbon in acid, and has wide application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法
本专利技术是关于一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的新的制备方法,属于电催化
技术介绍
随着化石燃料的大量燃烧与排放,人类面临着环境恶化和能源短缺的重大问题。因此,寻找和开发一种绿色、环保和可持续发展的清洁能源是当前研究工作者的主要任务。燃料电池作为一种新型的能源,是一种将化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置,在电池的阳极发生氢气的氧化反应,阴极发生氧气的还原反应,燃料电池的整个反应过程中唯一的产物是水,不带来任何复杂的副反应以及副产物,它具有转换效率高、无污染、噪音低及可靠性高等优点,最近几年受到了人们的广泛关注,尤其是现在最具有潜力商业化的质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池将在不久的将来发挥着重要的作用,它被称为是电动汽车的终极电源。但是燃料电池至今为止还没有商业化的原因是,无论是在阳极还是在阴极发生的化学反应都需要贵金属铂作为催化剂,否则反应进行的慢,使得电池的性能大大衰减。据统计,一台100kW的燃料电池汽车约需100g的Pt,而地壳中Pt的储量仅为39000t。铂稀缺性导致燃料电池汽车的成本过高。并且阴极氧还原(ORR)的反应速率比阳极氢氧化反应(HOR)的速率小几个数量级,所以阴极上的氧还原反应是研发燃料电池的关键。目前,研制非贵金属催化剂来代替贵金属铂是燃料电池的研究重点方向。当前研究大致分为两个方向:第一,研制出铂含量较低的催化剂,如铂金属合金结构、核壳结构;第二,使用非贵金属来完全代替贵金属铂,如在碳材料中掺杂一些非金属或者是非贵金属。异原子掺杂碳材料具有成本低、性能好、抗甲 ...
【技术保护点】
一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将一定量的含C、N的前驱体放入管式炉中进行碳化,得到前驱体g‑C3N4;(2)将一定的g‑C3N4超声分散、磁力搅拌溶解在水中;(3)向步骤(2)溶液中加入表面活性剂,磁力搅拌;(4)向步骤(3)所得的混合物中加入水溶性铁盐,搅拌,干燥,记作产物1;(5)产物1放入程序性升温的管式炉中高温碳化,酸洗,水洗,干燥,得到单原子铁分散的氧还原电催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将一定量的含C、N的前驱体放入管式炉中进行碳化,得到前驱体g-C3N4;(2)将一定的g-C3N4超声分散、磁力搅拌溶解在水中;(3)向步骤(2)溶液中加入表面活性剂,磁力搅拌;(4)向步骤(3)所得的混合物中加入水溶性铁盐,搅拌,干燥,记作产物1;(5)产物1放入程序性升温的管式炉中高温碳化,酸洗,水洗,干燥,得到单原子铁分散的氧还原电催化剂。2.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中含C、N的前驱体选自尿素、氰胺、双氰胺、三聚氰胺、硫脲、三臻环化合物。在步骤(1)在管式炉中碳化的升温速率为2-10℃/min,碳化温度500-600℃,碳化保持时间为1-10小时。3.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中g-C3N4与水的用量关系为每0.01-5g的g-C3N4对应的水为10-100ml;步骤(2)中超声搅拌的时间为0.5-10小时。4.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中步骤(3)中加入表面活性剂,表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂;g-C3N4与表面活性剂的质量比例为0.01-100:1。5.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中表面活性剂选自羧...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹达鹏,杨柳,吕延龙,王迪,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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