一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂，其制备方法为将碳载体溶于有机溶剂中，超声分散均匀，搅拌条件下加入可溶性铁盐，混合均匀得到混合溶液；将所述混合溶液转移至反应釜，搅拌条件下进行反应，反应后的反应液经固液分离、洗涤、烘干得到固体物料，该固体物料与氮源混合研磨，得到热解前驱体；将所述热解前驱体在惰性气氛下焙烧得到所述铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂；其中，所述碳载体为科琴黑纳米炭黑颗粒。与现有技术相比，本发明专利技术具有氧化还原催化活性高、电化学稳定性好、该制备方法简单可控、周期短，且原料储量丰富、成本低，可实现大规模生产等优点。

A carbon oxygen reduction catalyst Co doped with iron and nitrogen and its preparation method

The invention relates to a carbon oxygen reduction catalyst Co doped with iron and nitrogen, the preparation method of which is to dissolve the carbon carrier in the organic solvent, uniformly disperse the ultrasonic, add the soluble iron salt under the stirring condition, and uniformly mix to get the mixed solution; transfer the mixed solution to the reaction kettle, and react under the stirring condition, and the reaction liquid after the reaction is separated, washed and dried to get the solid The solid material is ground with nitrogen source to obtain pyrolytic precursor; the pyrolytic precursor is calcined in inert atmosphere to obtain the iron and nitrogen Co doped carbon oxygen reduction catalyst; wherein, the carbon carrier is a Cochin black nano carbon black particle. Compared with the prior art, the invention has the advantages of high redox catalytic activity, good electrochemical stability, simple and controllable preparation method, short cycle, rich raw material reserves, low cost, large-scale production, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂制备
，尤其是涉及一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
燃料电池以其高功率密度、高效率、环保可靠等优点，显示出替代化石燃料的广阔前景。电化学氧还原在这些可再生能源转换系统中起着重要的作用。燃料电池阴极氧气还原反应能垒较高，需要高效的催化剂降低反应活化能，提高反应速率。此反应需要高效的催化剂，其中以贵金属铂基材料为主。但铂基催化剂价格高，供应不可持续，耐久性差，易受甲醇交叉效应和CO中毒的影响。此外，随着时间的推移，碳的腐蚀、铂的溶解、纳米粒子的成熟和脱落会导致性能的恶化。这些严重的问题阻碍了燃料电池技术的广泛商业化。因此，开发价格低廉，并且具有高活性、高稳定性的非贵金属氧还原催化剂具有重要意义。在非贵金属氧还原催化剂中，对于M-N/C催化剂的活性和耐久性的研究已经持续了将近六十年，许多的团队报道了大量关于制备新型催化剂的方法和设计思路。目前，M-N/C催化剂通常采用混合金属盐(如硫酸盐、硝酸盐，醋酸盐和氯化物等)、氮的前驱体(如乙腈、苯胺和三聚氰胺等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将碳载体溶于有机溶剂中，超声分散均匀，搅拌条件下加入可溶性铁盐，混合均匀得到混合溶液；/n将所述混合溶液转移至反应釜，搅拌条件下进行反应，反应后的反应液经固液分离、洗涤、烘干得到固体物料，该固体物料与氮源混合研磨，得到热解前驱体；/n将所述热解前驱体在惰性气氛下焙烧得到所述铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂；/n其中，所述碳载体为科琴黑纳米炭黑颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳载体溶于有机溶剂中，超声分散均匀，搅拌条件下加入可溶性铁盐，混合均匀得到混合溶液；
将所述混合溶液转移至反应釜，搅拌条件下进行反应，反应后的反应液经固液分离、洗涤、烘干得到固体物料，该固体物料与氮源混合研磨，得到热解前驱体；
将所述热解前驱体在惰性气氛下焙烧得到所述铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂；
其中，所述碳载体为科琴黑纳米炭黑颗粒。


2.根据权利要求1所述的一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述科琴黑纳米炭黑颗粒的平均直径为50～100nm。


3.根据权利要求1所述的一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述科琴黑纳米炭黑颗粒的比表面积大于1300m2/g。


4.根据权利要求1所述的一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述氮源为盐酸胍，所述氮源与所述固体物料的质量比为1.2～1.7:1，优选为1.5:1。


5.根据权利要求1所述的一种铁、氮共掺杂碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，所述可溶性铁盐的浓度为0.01～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建峰，丁昇，宁锴，李敏，袁斌霞，王道累，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31