一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种F、S、N共掺杂Fe‑N‑C催化剂的制备方法，该催化剂可以用作质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极氧还原(ORR)催化剂。该方法是以三氟甲磺酰亚胺和咪唑类离子液体、含Fe离子液体、三聚氰胺、氧化石墨烯的混合物为前驱体，通过高温热解得到F、S、N共掺杂Fe‑N‑C催化剂。本发明专利技术方法绿色、简单、高效，制备的非贵金属催化剂具有较高的杂原子掺杂率。在碱性条件下该催化剂表现出优于商业Pt/C的ORR电催化活性、稳定性和耐甲醇性能。在酸性条件下该催化剂具有与商业Pt/C相似的氧还原电催化活性和显著优于Pt/C的稳定性和耐甲醇性能。

【技术实现步骤摘要】
一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法，所述催化剂适用于燃料电池阴极催化剂。
技术介绍
燃料电池是一种能量转换装置，无需中间燃烧即可直接将燃料和氧化剂中的化学能转换为电能和热，由于没有经过热机过程，故避开了卡诺循环，使得燃料电池比传统的热机械方法具有更高的能量转换效率，此外，燃料电池没有涉及机械转动且使用清洁燃料(氢气)，使其具有无噪音和无污染等优点，被视为绿色和可持续能源战略中的重要新技术，得到能源领域的重点关注，大量的研究工作将电化学能源的开发引向高效，低成本和环保的方式。燃料电池由阳极，阴极和电解质组成，其能量转换过程仅发生在电极/电解质界面的相界处，并且电子和离子传输被分开。燃料电池阴极处发生氧还原反应(ORR)，其具有反应复杂且反应动力学缓慢等特点，需要高效的催化剂来催化ORR反应以提升燃料电池的性能。目前最好的燃料电池催化剂是负载型贵金属(铂，钯等)纳米颗粒催化剂，具有催化效率高等优点，但其贵金属价格昂贵、资源储量匮乏、稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：/n(1)将50mg少层氧化石墨烯(GO)，通过超声剥离3h以上使其均匀分散在10mL的去离子水中；/n(2)将50mg(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵(C

【技术特征摘要】
1.一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将50mg少层氧化石墨烯(GO)，通过超声剥离3h以上使其均匀分散在10mL的去离子水中；
(2)将50mg(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵(C14H20FeIN)溶解在1mL无水乙醇中并超声1h；
(3)然后在磁力搅拌下通过移液管分别将0.75mL的1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmim]TF2N)和1mLC14H20FeIN无水乙醇溶液滴入GO溶液中，再称取100mg三聚氰胺加入其中得到混合前驱体悬浮液，然后磁力搅拌24h使前驱体悬浮液充分浸润；
(4)搅拌完成后，将磁子取出并转移至60℃恒温烘箱中烘干水分；
(5)将烘干水分的糊状混合物前驱体转移至有盖的坩埚中，并在升温速率为5℃min-1的管式炉中，在N2气氛中于900℃高温下热解1h；
(6)将得到的样品用玛瑙研钵研磨20分钟得到酸洗前的催化剂粉末，将这些粉末称重，并按1mg催化剂粉末∶1mL0.5MH2SO4溶液的比例进行混合，然后在80℃的恒温油浴锅中磁力搅拌酸浸6h；
(7)酸浸后的混合悬浮液通过真空抽滤收集，并用去离子水洗涤5次，然后转移至培养皿中在60℃恒温烘箱中干燥1-2h以烘干水分；
(8)最后，将烘干后的催化剂粉末转移至坩埚中，并在升温速率为5℃min-1的管式炉中，在N2气氛中于900℃高温下二次煅烧1h，所得样品用玛瑙研钵研磨20分钟，即制得F、S、N共掺杂Fe-N-C催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种F、S、N共掺杂Fe-N-C燃料电池氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：实现在普通管式炉工作温度下(900℃)，通过简单的一锅法热解、酸洗和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英杰，罗善雄，张呈旭，胡觉，董鹏，郭思甜，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53