一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及碳材料化学技术领域，具体涉及一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂及其制备方法，本发明专利技术中采用以单原子过渡金属配位后修饰得到的金属‑有机框架化合物为前驱体，经过碳化和后续的酸处理的方法获得新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂。本发明专利技术的方法与传统的浸渍法和物理混合法修饰过渡金属的方法有所不同，其特点是可获得高分散度的过渡金属活性位点，有利于增强催化剂在氧还原反应中的催化活性，可作为传统铂催化剂的替代催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂及其制备方法
本专利技术涉及碳材料化学
，具体涉及一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
氧气还原反应(ORR)是燃料电池、金属-空气电池等高效能源转换技术中的阴极反应。为了增强ORR催化剂的活性和加速反应动力学，传统的ORR催化剂采用了贵金属铂为活性中心的催化剂。然而，地球上铂的储量低，铂的价格昂贵，且铂基催化剂普遍存在稳定性差，催化剂易中毒等缺点，严重阻碍了燃料电池的发展与推广应用。以碳基催化剂为代表的非贵金属催化剂由于来源广泛、催化活性高、稳定性强、价格低等优势，已被广泛应用于电化学领域，逐渐成了铂基催化剂的替代物，在新一代燃料电池中显现出优异的应用前景。其中，氮掺杂碳基催化剂由于在氧气还原中展现出优异的电化学性能，以成为目前的一大研究热点。在碳材料(石墨烯、碳纳米管等)的石墨结构掺杂氮原子中会改变碳材料的电子结构，提供催化活性位点，从而提高碳材料的催化活性。中国专利文件公开号CN103602333A公开了一种以荧光碳点材料做为氧还原催化剂的制备方法，其步骤包括：将水溶性蛋白质溶于的超纯水后，加入硝酸铁，混合均匀后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将过渡金属盐在有机溶剂中对含有自由配位点的金属有机框架化合物进行配位后修饰，所述金属有机框架化合物中的自由配位点与过渡金属盐的摩尔量之比为1：1至2：1；S2.对修饰后的金属有机框架化合物进行碳化处理，得到碳化产物；S3.将碳化产物在酸溶液中浸泡8～24h，然后洗涤，干燥，得到新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将过渡金属盐在有机溶剂中对含有自由配位点的金属有机框架化合物进行配位后修饰，所述金属有机框架化合物中的自由配位点与过渡金属盐的摩尔量之比为1：1至2：1；S2.对修饰后的金属有机框架化合物进行碳化处理，得到碳化产物；S3.将碳化产物在酸溶液中浸泡8～24h，然后洗涤，干燥，得到新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂。2.根据权利要求1所述的一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，含有自由配位点的金属有机框架化合物由含有自由配位点的有机配体和金属盐在水热或溶剂热下反应得到。3.根据权利要求2所述的一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述含有自由配位点的有机配体为具有刚性结构的羧酸配体或具有刚性结构的氮杂环配体，所述的金属离子为过渡金属离子。4.根据权利要求1所述的一种新型过渡金属修饰的氧化还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述金属-有机框架化合物的配体含有自由配位点，自由配位点为2，2-联吡啶、2，2-联嘧啶、邻苯二酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学波，李良军，代鹏程，顾鑫，刘丹丹，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37