三维大孔-介孔复合结构的自支撑Fe-N-C纳米电催化剂材料及其制备方法技术

本发明专利技术为三维大孔‑介孔复合结构的自支撑Fe‑N‑C纳米电催化剂材料的制备方法。所述方法采用传统静电纺丝技术，以PVP(聚乙烯吡咯烷酮)或PAN(聚丙烯腈)为成纤模板，在纺丝溶液中添加高导电石墨烯或少层石墨烯和铁盐，在收集板上原位制备由聚合物基复合纳米纤维构筑的三维立体的前体材料，经过后续预氧化、碳化过程，获得由Fe‑N‑C纳米纤维构筑的大孔结构的纳米电催化剂材料。本发明专利技术方法通过前述添加的高导电石墨烯为种子，以铁盐为催化剂实现纳米纤维的二次造孔和石墨烯颗粒的外延生长，获得大孔‑介孔复合结构的自支撑Fe‑N‑C纳米电催化剂材料，避免O2、H2O等物质在低维度材料传质过程单一、局部受限的缺点。

Self supported fe-n-c nanocatalyst material with three dimensional macroporous mesoporous composite structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
三维大孔-介孔复合结构的自支撑Fe-N-C纳米电催化剂材料及其制备方法
本专利技术属于新材料的制备方法，本专利技术涉及三维大孔-介孔复合结构的自支撑Fe-N-C纳米电催化剂材料的制备方法。
技术介绍
阴极氧还原反应(ORR)是燃料电池和金属空气电池的控速步骤，目前广泛使用铂基贵金属催化剂，其价格昂贵、资源紧缺。近年来，寻求廉价催化剂替代贵金属并提高其电催化性能受到越来越广泛的关注。以Fe-N-C为代表的非贵金属氧还原催化剂，由于其材料来源广泛，成本低廉，性能和Pt基催化剂相当甚至更优，而成为下一代氧还原催化剂的理想选择。目前公开报道的Fe-N-C催化剂，可以通过其前驱体组分、制备条件、制备工艺等的控制，实现对最终的催化剂的形貌控制，进而直接影响催化剂的活性及稳定性。现有非贵金属碳材料ORR催化剂的研究主要集中于一维、二维结构的多孔碳材料上，但低维度结构的各向异性使O2、H2O等在传递过程中至少受一个维度上的限制，不利于其传质过程，会极大影响ORR的动力学性能。因此需要对现有Fe-N-C催化剂的结构进行改进。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种具有三维大孔/介孔结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe‑N‑C纳米电催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：采用静电纺丝技术，以PVP或PAN为成纤模板，在纺丝溶液中添加高导电石墨烯或少层石墨烯和铁盐，在收集板上原位制备由聚合物基复合纳米纤维构筑的三维立体的前体材料，再经预氧化、碳化过程，获得由Fe‑N‑C纳米纤维构筑的大孔结构的纳米电催化剂材料。

【技术特征摘要】
1.一种Fe-N-C纳米电催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：采用静电纺丝技术，以PVP或PAN为成纤模板，在纺丝溶液中添加高导电石墨烯或少层石墨烯和铁盐，在收集板上原位制备由聚合物基复合纳米纤维构筑的三维立体的前体材料，再经预氧化、碳化过程，获得由Fe-N-C纳米纤维构筑的大孔结构的纳米电催化剂材料。2.根据权利要求1所述的一种Fe-N-C纳米电催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述高导电石墨烯或少层石墨烯的电导率＞103S/cm。3.根据权利要求1所述的一种Fe-N-C纳米电催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁或醋酸铁。4.根据权利要求1所述的一种Fe-N-C纳米电催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：(1)配置纺丝前驱体溶液：取高导电石墨烯或少层石墨烯和铁盐，以N-N二甲基甲酰胺或乙醇、乙酸混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红，于洪全，丁伟元，兰喜杰，梁占国，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21