一种过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种过渡金属‑氮‑碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，属于催化剂制备领域。包括活性碳载体预处理、在活性碳上原位生长金属有机框架化合物、高温热解炭化；在活性碳上原位生长金属有机框架化合物步骤为：将过渡金属盐和锌酸盐溶于溶剂中形成溶液A；将含氮有机配体溶于溶剂中形成溶液B；将预处理后活性碳加入到溶液B中形成混合液；将溶液A加入到混合液中反应，反应后分离沉淀物、洗涤、干燥。该催化剂具有丰富的吡啶氮、石墨氮和金属氮催化活性位点，高度分散的过渡金属纳米颗粒和碳纳米管，发达的三维孔结构，且石墨化程度高，从而具有较高的氧气还原催化性能，可广泛应用于多种燃料电池的空气电极氧气催化还原。

Preparation of transition metal nitrogen carbon nanotubes Co doped active carbon oxygen reduction catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，属于催化剂制备领域。
技术介绍
微生物燃料电池可以将废水中有机物蕴含的化学能转化为电能。高效的阴极氧气还原(ORR)性能对于保证微生物燃料电池的能量转换效率至关重要。但是由于微生物燃料电池运行温度较低(常温)且电解液为中性条件，导致阴极ORR反应难以按照理论上的四电子途径进行。缓慢的阴极ORR动力学将导致阴极过电位升高并降低微生物燃料电池的产电性能。因此，迫切需要开发适应于微生物燃料电池的高活性ORR催化剂。铂具有出色的ORR催化活性，但是由于其价格昂贵且稳定性差难以在微生物燃料电池中实际应用。活性碳具有发达的多级孔结构、较高的表面积、良好的稳定性且廉价易得，被认为是未来最具应用前景的微生物燃料电池阴极ORR催化剂之一。然而，普通活性碳缺乏足够的催化活性位点、石墨化度低、导电性不佳，导致其ORR催化活性不足。近年来，国内外研究者探索了一些方法改进活性碳的物理化学特性，包括增加活性碳表面的OH-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括活性碳载体预处理的步骤、在活性碳上原位生长金属有机框架化合物的步骤、高温热解炭化的步骤；/n所述在活性碳上原位生长金属有机框架化合物的步骤为：将过渡金属盐和锌酸盐溶于溶剂中形成溶液A；将含氮有机配体溶于溶剂中形成溶液B；将预处理后活性碳加入到溶液B中形成混合液；将溶液A加入到混合液中反应，反应后分离沉淀物、洗涤、干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括活性碳载体预处理的步骤、在活性碳上原位生长金属有机框架化合物的步骤、高温热解炭化的步骤；
所述在活性碳上原位生长金属有机框架化合物的步骤为：将过渡金属盐和锌酸盐溶于溶剂中形成溶液A；将含氮有机配体溶于溶剂中形成溶液B；将预处理后活性碳加入到溶液B中形成混合液；将溶液A加入到混合液中反应，反应后分离沉淀物、洗涤、干燥。


2.根据权利要求1所述过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐为钴、铁、锰、镍或钼的硝酸盐、乙酸盐、氯化物或硫酸盐中的至少一种。


3.根据权利要求2所述过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述锌酸盐为硝酸锌、乙酸锌、氯化锌和硫酸锌中的一种。


4.根据权利要求3所述过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为水、甲醇和乙醇中的一种或两种。


5.根据权利要求4所述过渡金属-氮-碳纳米管共掺杂活性碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述溶液A与溶液B等体积。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟凤，朱益民，郑立彪，李喆，郭瑞娟，苗文静，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21