【技术实现步骤摘要】
硅掺杂铁氮/碳复合催化剂、其制备方法和应用
本专利技术涉及一种氧还原催化剂的制备方法，特别是涉及一种价格低廉，高活性和高稳定性的非铂氧还原催化剂的制备方法，应用于燃料电池商业化具有重要意义。
技术介绍
当今，随着经济的快速发展，全球人口和经济的规模不断地扩大，人类对能源的需求日益增加。石化燃料作为我们主要的能源，由于对其过度使用使其资源日渐枯竭，以及化石燃料的燃烧所产生的气体如CO2、SO2、NOx等有毒有害气体和可吸入颗粒物，而这些污染物严重的危害着人们的身体健康并对全球的生态环境造成了很强的负面影响。因此。开发可再生的、清洁的能源，提高能源的利用率是如今解决能源与环境矛盾的最主要方向。氢能由于其氢元素储量丰富，而且单位质量燃烧热高，被认为是二十一世纪最清洁的能源之一，而燃料电池是目前氢能利用的最有效的应用方式之一。燃料电池是通过将燃料和氧化剂中的化学能转化成电能，并以电池形式进行储存和利用的装置。质子交换膜燃料电池的出现，使燃料电池汽车的开发和使用成为可能。目前，铂基催化剂被证明是高效的并且唯一商业化的质子交换膜...
【技术保护点】
1.一种硅掺杂铁氮/碳复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/na.采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)模板合成介孔二氧化硅硅球，合成方法如下：/n在搅拌的条件下，将1.0g的十六烷基三甲基溴化铵溶解在至少160mL去离子水中，并逐滴滴入质量百分比浓度不低于15％的浓氨水，形成透明溶液；/n取5mL正硅酸乙酯(TEOS)，按照正硅酸乙酯(TEOS)和正己烷的混合体积比为1：(1～6)的配比，将正硅酸乙酯(TEOS)和正己烷的混合溶液逐滴地滴入上述透明溶液中；/n通过反应，在不低于35℃下，并在不低于200rpm的转速下，使混合溶液逐渐变为乳白色胶体溶液；持续搅拌至...
【技术特征摘要】
1.一种硅掺杂铁氮/碳复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)模板合成介孔二氧化硅硅球，合成方法如下：
在搅拌的条件下，将1.0g的十六烷基三甲基溴化铵溶解在至少160mL去离子水中，并逐滴滴入质量百分比浓度不低于15％的浓氨水，形成透明溶液；
取5mL正硅酸乙酯(TEOS)，按照正硅酸乙酯(TEOS)和正己烷的混合体积比为1：(1～6)的配比，将正硅酸乙酯(TEOS)和正己烷的混合溶液逐滴地滴入上述透明溶液中；
通过反应，在不低于35℃下，并在不低于200rpm的转速下，使混合溶液逐渐变为乳白色胶体溶液；持续搅拌至少12h后，待降温到室温，离心收集产物，并用去离子水和乙醇洗涤收集产物；然后将收集后的产物在不低于60℃下干燥，然后将干燥后的白色产物研磨成粉末，将得到的粉末放入管式炉中，在N2气氛下，以不低于1℃/min速率升温至不低于350℃，保持温度至少2h，然后以同样速率升温至不低于550℃，保持温度至少3h，然后自然冷却到室温，得到孔径为3-10nm的介孔二氧化硅球(mSiO2)，备用；
b.硅掺杂铁氮/碳复合催化剂的制备过程：
取100mg在所述步骤a中制备的介孔二氧化硅球(mSiO2)，按照介孔二氧化硅球和铁前驱体混合比例为1：(1～5)的比例，将介孔二氧化硅球和铁前驱体分散于至少20mL溶剂中搅拌，将得到混合溶液在常温下超声处理至少30min，并搅拌至少4h，将得到的产物在不低于60℃的烘箱中干燥至少12h，得到橘黄色粉末(Fe/mSiO2)；
将干燥的橘黄色粉末(Fe/mSiO2)研磨后，置于吡咯蒸汽中进行聚合反应12～60h，得到的黑色粉末中间产物(Fe/mSiO2@PPY)，将黑色粉末中间产物(Fe/mSiO2@PPY)放入管式炉，在N2气氛下，以不低于1℃/min速率升温到不低于350℃，保持温度至少2h，再以不低于5℃/min速率升温到不低于900℃，保持温度至少2h，然后自然冷却到室温，得到最终产物黑色粉末(Fe/mSiO2@N/C)；在不低于40℃下，将最终产物黑色粉末(Fe/mSiO2@N/C)以质量百分比浓度不低于10％的HF水溶液进行酸洗至少6h，并离心收集，用去离子水和乙醇洗涤干燥，最终得到Si掺杂铁氮/碳(Si-Fe-N/C)的黑色产品。
2.根据权利要求1所述硅掺杂铁氮/碳复合催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，浓氨水体积采用4～7mL。
3.根据权利要求1所述硅掺杂铁氮/碳复合催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，将正硅酸乙酯(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王怡然，董俊萍，赵宏滨，徐甲强，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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