一种含铁氧还原催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种含铁氧还原催化剂的制备方法，属于催化剂制备领域。本发明专利技术将可溶性铁盐、KB、含氮有机物以及水混合进行水热反应后研磨，然后进行第一煅烧，第一煅烧产物经无机酸洗涤后进行第二煅烧，得到含铁氧还原催化剂。本发明专利技术使用廉价原材料，采用可大批量生产的工艺流程来制备含铁氧还原催化剂，降低生产成本，同时将可溶性铁盐中的铁均匀分散在KB中，并同时得到氮掺杂的碳(NxCy)和FeNxCy活性位点以及Fe7C3和Fe3N纳米颗粒，导电炭黑KB负载活性位点和纳米颗粒，进而能够促进其催化性能。实施例数据表明，本发明专利技术制备的含铁氧还原催化剂对氧还原反应的催化性能与商业上含量为20％的铂碳催化剂的性能十分接近。

A catalyst containing iron and oxygen reduction and its preparation and Application

The invention provides a preparation method of an iron oxygen reduction catalyst, which belongs to the field of preparation of the catalyst. The present invention combines soluble iron salt, KB, nitrogenous organic matter and water for grinding after hydrothermal reaction. Then it is first calcined. The first calcined product is washed by inorganic acid and then calcined second to obtain iron oxide reduction catalyst. The invention uses cheap raw materials, the process of mass production for the preparation of iron containing oxygen reduction catalyst, reduce the production cost at the same time, the soluble salts of iron in uniformly dispersed in KB, and get the nitrogen doped carbon (NxCy) and FeNxCy active sites and Fe7C3 and Fe3N nanoparticles, conductive carbon black KB load active site and nano particles, which can promote the catalytic performance. The data of the embodiment show that the catalytic performance of the iron oxide reduction catalyst prepared by the invention for oxygen reduction reaction is very close to that of the platinum carbon catalyst with a commercial content of 20%.

【技术实现步骤摘要】
一种含铁氧还原催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及催化剂制备
，尤其涉及一种含铁氧还原催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
金属-空气电池尤其是铝-空气电池，是最有前途的能量转换与储存技术手段。铝空气电池有不少特点，比如价格低，环境友好，运行温度低(常温)，实际能量密度高达600wh·kg-1。但是，铝空气电池的空气电极在常温下的反应速度非常慢，需要催化剂来催化提速。目前最好的催化剂是商业铂碳，常见的是JM20％Pt/C，但是铂金属非常昂贵，且稀少，很难大规模地商业应用。因此，寻找高效的非铂金属催化剂已成为该电池的瓶颈问题。近些年来，碳材料尤其是氮掺杂的碳材料同时修饰上含过度金属活性颗粒的催化剂广受关注，特别是氮和铁共同修饰掺杂的碳材料(Fe-N-Cs)类型的催化剂在ORR(氧气还原反应)方面的研究取得了比较好的成果。研究者普遍认为，包裹在石墨化的碳材料中的非晶态的FeNxCy和晶态的铁基纳米颗粒，是此类催化剂的主要活性位点。目前，制备Fe-N-C类催化剂的常见技术方案归总如下：(1)将铁盐与含氮有机物混合，同时添加软模板如P123(聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铁氧还原催化剂的制备方法，所述含铁氧还原催化剂具有式I所示化学组成：Fe7C3‑Fe3N/FeNxCy‑KB  式I，式I中KB为导电炭黑；所述制备方法包括以下步骤：(1)将可溶性铁盐、KB、含氮有机物以及水混合进行水热反应，得到水热产物；(2)将所述步骤(1)得到的水热产物进行研磨，得到研磨物料；(3)将所述步骤(2)得到研磨物料进行第一煅烧，得到第一煅烧产物；(4)将所述步骤(3)得到的第一煅烧产物在无机酸中洗涤后进行第二煅烧，得到含铁氧还原催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种含铁氧还原催化剂的制备方法，所述含铁氧还原催化剂具有式I所示化学组成：Fe7C3-Fe3N/FeNxCy-KB式I，式I中KB为导电炭黑；所述制备方法包括以下步骤：(1)将可溶性铁盐、KB、含氮有机物以及水混合进行水热反应，得到水热产物；(2)将所述步骤(1)得到的水热产物进行研磨，得到研磨物料；(3)将所述步骤(2)得到研磨物料进行第一煅烧，得到第一煅烧产物；(4)将所述步骤(3)得到的第一煅烧产物在无机酸中洗涤后进行第二煅烧，得到含铁氧还原催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水热反应的温度为100～140℃，所述水热反应的时间为12～24h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中可溶性铁盐中铁的摩尔量与含氮有机物中N元素的摩尔量和KB的质量比为4mmol：7～10mmol：0.2g。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福枝，刘跃军，石璞，谭平，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43