【技术实现步骤摘要】
一种新型铁-镍-氮共掺杂碳催化剂及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种电催化剂，具体涉及一种新型铁-镍-氮共掺杂碳催化剂及其制备方法和用途，属于锌空电池氧还原和和氧析出催化剂领域。
技术介绍
金属-空气电池因其在助听器、手电筒、时钟和玩具和其他一些便携式设备的中广泛应用而引起了大量的研究关注。现被用作金属-空气电池的金属阳极材料主要有镉、锌、锂、铝、镁等，其中含量丰富、成本低且环境友好的锌最受研究人员的青睐。锌-空电池的理论能量密度可达1350Whkg-1，是锂-空电池的6倍，同时，比起传统电池锌-空电池具有更久的保质期。随着化石能源危机的加剧，地球环境的恶化和全球气温的上升，寻找一种绿色、可再生能源转换装置已经成为了人类生产的迫切需要。在众多新型能源转换装置中，锌-空电池因其低成本、高安全、长耐久的优势而受到了广泛关注。但是，缓慢的氧还原(ORR)动力学以及过高的氧析出(OER)过电位成为了锌-空电池商业化发展的瓶颈。因此，开发一种高ORR、OER活性和稳定性的电催化剂作为可充锌-空电池空气电极对推动其产业化进程有...
【技术保护点】
1.一种新型铁-镍-氮共掺杂碳催化剂，其特征在于：该催化剂是通过以下制备方法制备获得的：首先采用含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH
【技术特征摘要】
1.一种新型铁-镍-氮共掺杂碳催化剂，其特征在于：该催化剂是通过以下制备方法制备获得的：首先采用含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH2)进行氧化聚合反应获得聚苯胺衍生聚合物(TPANI)；然后将聚苯胺衍生聚合物(TPANI)、铁源、镍源、三聚氰胺混合后进行反应获得TPANI/三聚氰胺/Ni-Fe混合物；最后将TPANI/三聚氰胺/Ni-Fe混合物进行热处理后获得铁-镍-氮共掺杂碳催化剂(NiFe/N-C)。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述氧化聚合反应为含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH2)与氧化剂进行反应，生成聚苯胺衍生聚合物(TPANI)；作为优选，所述氧化剂为过硫酸铵或过氧化苯甲酰；和/或
含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH2)具体为3-(4,5-二苯基-1H-咪唑-2-基)-苯胺或2-(4,5-二苯基-1H-咪唑-2-基)-苯胺，优选为3-(4,5-二苯基-1H-咪唑-2-基)-苯胺。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：所述铁源选自硝酸铁、九水合硝酸铁、三氯化铁、六水合三氯化铁中的一种或多种；和/或
所述镍源选自硝酸镍、六水合硝酸镍、醋酸镍、四水合醋酸镍中的一种或多种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述新型铁-镍-氮共掺杂碳催化剂的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)将含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH2)溶于混合溶剂中，在氧化剂的存在下进行氧化聚合反应获得聚苯胺衍生聚合物(TPANI)；
2)将步骤1)获得聚苯胺衍生聚合物(TPANI)、铁源、镍源溶于溶剂中，然后加入三聚氰胺进行混合反应，获得TPANI/三聚氰胺/Ni-Fe混合物；
3)将步骤2)获得的TPANI/三聚氰胺/Ni-Fe混合物在保护性气体气氛保护下经热处理后获得铁-镍-氮共掺杂碳催化剂(NiFe/N-C)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1)具体为：按比例将含三芳基咪唑苯胺衍生物(TPI-NH2)溶于第一溶剂中；然后加入氧化剂(例如过硫酸铵)，进行反应(例如室温反应12-72h，优选为24-60h)；反应完成后经分离处理(例如将反应体系转移至水中，抽滤收集产物)、洗涤(例如用氨水和蒸馏水洗涤1-5次)、干燥后获得聚苯胺衍生聚合物(TPANI)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤2)具体为：按比例将步骤1)获得的聚苯胺衍生聚合物(TPANI)溶于第二溶剂中，然后加入铁源...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎华明，李叙锋，陈红飙，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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