一种锌基金属有机框架材料及其铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锌基金属有机框架材料及其铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂的制备方法和应用，本发明专利技术的催化剂基于一种全新设计的锌基金属有机框架材料，在锌基金属有机框架材料的基础上一锅法制备前驱体Fe‑Zn‑TTPA，高温碳化前驱体Fe‑Zn‑TTPA得到铁氮碳氧还原电催化剂。本发明专利技术材料简单易得，成本较低，所制备的铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂氧还原催化活性高，具备良好的稳定性，甲醇耐受性，能够取代贵金属Pt/C催化剂作为催化材料应用于燃料电池或者金属空气电池，具有广阔的应用前景和实用价值。

Preparation and application of a zinc based organometallic framework material and its iron nitrogen Co doped carbon based oxygen reduction electrocatalyst

The invention discloses a zinc based metal organic framework material and a preparation method and application of the iron nitrogen Co doped carbon based oxygen reduction electrocatalyst. The catalyst of the invention is based on a newly designed zinc based metal organic framework material, and the precursor Fe \u2011 Zn \u2011 ttpa is prepared by one pot method on the basis of the zinc based metal organic framework material, and the precursor Fe \u2011 Zn \u2011 ttpa is carbonized at high temperature to obtain the iron nitrogen carbon oxygen Reduction electrocatalyst. The material of the invention is simple and easy to obtain, with low cost. The prepared iron nitrogen Co doped carbon based oxygen reduction electrocatalyst has high oxygen reduction catalytic activity, good stability and methanol tolerance, and can replace precious metal Pt / C catalyst as catalytic material for fuel cell or gold air cell, and has broad application prospect and practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种锌基金属有机框架材料及其铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂的制备方法和应用
本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种锌基金属有机框架材料和基于锌基金属有机框架材料的铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
燃料电池和金属空气电池被认为有前景的清洁能源转换装置。然而，在阴极上氧还原反应(ORR)的缓慢动力学性质限制了这些装置的能量转换效率。目前，贵重铂(例如，Pt/C)及其合金仍然代表了最先进的催化剂，但是高成本，稀缺储备和差的稳定性严重阻碍了它们的大规模应用。因此，近年来人们对在该领域开发具有成本效益，地球丰富且高效的非贵金属基催化剂的兴趣日益高涨。在这种情况下，过渡金属(M)和氮共掺杂碳电催化剂(M-N-C)，特别是具有Fe-Nx活性位点的Fe-N-C材料，已被确定为最有希望的候选者之一，具有出色的ORR性能，低成本，优异的甲醇耐受性和环境友好性。以金属有机骨架材料(MetalOrganicFrameworks，MOFs)为前驱体，利用MOFs材料规整有序的晶体结构，可以使得杂原子在预处理的过程中充分混合均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将0.05-0.07mmol六水合硝酸锌、0.02-0.04mmol 4,4',4”-三(1,2,4-三氮唑-4-基)三苯胺、0.05-0.07mmol对苯二甲酸、2-10mL水和2-10mL N,N-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到混合物；/n(2)将混合物升温进行水热反应，再降温得到块状晶体；/n(3)收集块状晶体，进行洗涤，室温干燥，得到锌基金属有机框架材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种锌基金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.05-0.07mmol六水合硝酸锌、0.02-0.04mmol4,4',4”-三(1,2,4-三氮唑-4-基)三苯胺、0.05-0.07mmol对苯二甲酸、2-10mL水和2-10mLN,N-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，搅拌均匀得到混合物；
(2)将混合物升温进行水热反应，再降温得到块状晶体；
(3)收集块状晶体，进行洗涤，室温干燥，得到锌基金属有机框架材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合物升温至80-110℃，水热反应30-80小时，降温至10-30℃，得到块状晶体。


3.一种权利要求1所述的制备方法所制备的锌基金属有机框架材料，其特征在于，所述锌基金属有机框架材料的化学式为C48H46Zn3N10O3。


4.根据权利要求4所述的锌基金属有机框架材料，其特征在于，所述锌基金属有机框架材料的晶体属于三方晶系R3c(#161)空间群其晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°。


5.一种基于权利要求1所述的锌基金属有机框架材料的铁氮共掺杂碳基氧还原电催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.05-0.07mmol六水合硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸海滨，黄佳维，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32