一种自生长碳管复合ZIF-8氧还原电催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种运用催化法形成碳管的策略制备碳管复合ZIF‑8纳米材料用于氧还原反应的非贵金属电催化剂。在合成ZIF‑8的过程中添加适量铁源形成铁负载的ZIF‑8，然后通过冷冻干燥法再添加一部分铁源，最后通过高温碳化，一部分铁源形成Fe‑N

A self growing carbon tube composite zif-8 electrocatalyst for oxygen reduction

【技术实现步骤摘要】
一种自生长碳管复合ZIF-8氧还原电催化剂
专利技术涉及运用催化法形成碳管，未添加外源碳管就一步得到碳管与ZIF-8复合的纳米材料。在高温碳化的过程中一部分铁源形成Fe-Nx-C活性位点，另一部分铁源团聚形成铁的纳米颗粒，铁纳米颗粒在高温下催化碳源生长成为纳米碳管。一步法同时制备出碳管和催化活性位点，得到ZIF-8基Fe-Nx-C与碳管共同复合的高效氧还原催化剂，在锌空电池领域有广阔的应用前景。
技术介绍
锌空电池因其高转化率、环境友好、几乎不排放氮氧化物和硫化物，被认为是最有发展前景的能源存储与转换装置之一。锌是一种很廉价的金属资源，在地球上储量丰富，且具有无毒、电极电位负等优点，一直以为被广泛应用在化学电源的阳极。早在19世纪90年代就开始工业化生产，目前仍在全球使用广泛的锌锰电池其阳极材料就是锌。以锌或者锌合金作为燃料电池的阳极，阴极采用空气，就组装得到了锌空气电池。锌空气电池是一种介于燃料电池和传统电池之间的能源转换技术。它具有传统电池的设计特征，以金属锌作负极，另一方面，它们跟燃料电池一样，多孔正极结构需要来自周围空气的氧气作为反应物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自生长碳管复合ZIF-8氧还原电催化剂的制备过程，合成过程包括以下步骤：/n步骤1）使用二甲基咪唑与六水合硝酸锌和铁盐直接合成均匀分布的ZIF-8，然后通过冷冻干燥法将一部分铁盐与ZIF-8均匀混合，称取一定量的二甲基咪唑，搅拌均匀使其分散于溶剂中命名为A，再称取一定量的六水合硝酸锌加入一定量的铁盐，搅拌均匀使其分散于溶剂中命名为B，将A与B混合在一定温度下反应一段时间，用溶剂洗涤，抽滤得沉淀，得铁、氮、碳均匀分布的ZIF，然后通过冷冻干燥法将一部分铁源与ZIF-8均匀混合，得到ZIF-8+Fe，/n步骤2）将混合均匀的ZIF-8+Fe转移到瓷舟中，并放入管式炉中在惰性气氛中，在一定温...

【技术特征摘要】
1.一种自生长碳管复合ZIF-8氧还原电催化剂的制备过程，合成过程包括以下步骤：
步骤1）使用二甲基咪唑与六水合硝酸锌和铁盐直接合成均匀分布的ZIF-8，然后通过冷冻干燥法将一部分铁盐与ZIF-8均匀混合，称取一定量的二甲基咪唑，搅拌均匀使其分散于溶剂中命名为A，再称取一定量的六水合硝酸锌加入一定量的铁盐，搅拌均匀使其分散于溶剂中命名为B，将A与B混合在一定温度下反应一段时间，用溶剂洗涤，抽滤得沉淀，得铁、氮、碳均匀分布的ZIF，然后通过冷冻干燥法将一部分铁源与ZIF-8均匀混合，得到ZIF-8+Fe，
步骤2）将混合均匀的ZIF-8+Fe转移到瓷舟中，并放入管式炉中在惰性气氛中，在一定温度下煅烧一定时间，自然降温冷却到室温，进一步酸洗即得用于氧还原反应的非贵金属电催化剂。


2.根据权利要求书1所述的用于氧还原反应的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征是：步骤1）中所述铁盐可以为九水合硝酸铁、六水合氯化铁、六水合硫酸亚铁铵、硫酸亚铁、硫酸铁、四水合氯化亚铁、四水合醋酸亚铁、无水氯化亚铁及无水氯化铁的一种或两种。


3.根据权利要求书1所述的用于氧还原反应的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征是：步骤1）中所述一定量的六水合硝酸锌和二甲基咪唑，它们之间的摩尔比例可以为1:(3-8)。


4.根据权利要求书1所述的用于氧还原反应的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征是：步骤1）中所述分散二甲基咪䂳的溶剂可以为甲醇、乙醇、去离子水、N,N...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱威，马猛猛，庄仲滨，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11