一种复合纳米结构氧还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合纳米结构氧还原催化剂及其制备方法。所述复合纳米结构氧还原催化剂的制备方法包括以下步骤：首先配置适量特定浓度的氯化血红素碱性溶液，取特定大小块状的商业用的聚氨酯海绵完全浸没于上述溶液中；采用超声方法使前驱体均匀分布于海绵，在特定温度下搅拌蒸干溶剂；将吸附有氯化血红素的海绵置于石英管式炉中热处理原位生长Fe2O3纳米块和碳纳米管，得到最终的氧还原催化剂材料。本发明专利技术制备的Fe2O3纳米块和碳纳米管修饰海绵碳复合纳米结构氧还原催化剂可用作燃料电池阴极和金属空气电池氧电极，方法简单、成本较低、易于大批量制备，与商业化的贵金属相比，具有相媲美的氧还原催化活性和更优异的耐久性。相媲美的氧还原催化活性和更优异的耐久性。相媲美的氧还原催化活性和更优异的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纳米结构氧还原催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源材料领域，具体涉及一种原位生长的复合纳米结构氧还原催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类科学技术的不断进步，留下了两大重要问题，包括传统化石能源的逐渐枯竭和全球气候环境不断恶化。我国对于发展清洁能源具有极强的信心，预计在2060年前实现碳中和。电化学能源作为一类重要的可再生能源引起了人们极大的关注。而氧还原催化反应是燃料电池和金属空气电池中一个非常重要的过程，商业化的基于氧还原的电化学设备通常采用的是高活性的贵金属Pt及其合金，因储量稀少而价格昂贵、同时较差的耐久性严重制约了它们的大规模应用。开发基于非贵金属的氧还原催化剂及其简易制备技术至关重要。
[0003]过渡金属由于其价格低廉、优异的氧还原电催化活性和稳定性，在电催化领域极具潜力。1964年Jasinski等人报道了钴和酞菁复合作为碱性电解质中的氧还原催化剂。后来Yeager等人通过热解碳负载过渡金属
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氮复合前驱体制备过渡金属氧还原催化剂改善了稳定性、活性和导电性等问题。基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米结构氧还原催化剂，其特征在于，该氧还原催化剂由Fe2O3纳米块、碳纳米管和海绵碳构成，是聚氨酯海绵经吸附铁元素后热解一步制备得到的；海绵具有大孔结构、含有氮元素，为活性Fe2O3纳米块和高导电性碳纳米管的生长提供平台；而前驱体中的Fe元素捕获海绵中的氧在高温时转变为Fe2O3，并催化前驱体热解生成的小分子转变为碳纳米管。2.一种复合纳米结构氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：1）前驱体溶液制备：将氯化血红素、碱溶液和去离子水按一定质量比混合溶解，并在室温下避光搅拌得到前驱体溶液；2）吸附：将块状聚氨酯海绵浸泡于上述前驱体溶液中一段时间后烘干；3）热处理：将上述烘干后的吸附有前驱体的海绵置于热解炉中，在惰性气体保护下以2
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5℃/min的速度加热至800
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1000℃并保温2
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4h，待自然冷却至室温经碾磨得到Fe2O3纳米块和碳纳米管修饰海绵碳复合纳米结构氧还原催化剂。3.根据权利要求2所述的一种复合纳米结构氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述碱溶液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求2所述的一种复合纳米结构氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述氯化血红素、所述碱溶液和所述去离子水的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐明，王锐，夏雁楠，郑书红，谭洪云，
申请(专利权)人：广东省武理工氢能产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：