铁/氮共掺杂单原子碳催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：用水溶解羧甲基纤维素钠(CMC)，得到CMC水凝胶；步骤S2：将氮源加入到CMC水凝胶中，超声，得到氮源/CMC凝胶；步骤S3：将氮源/CMC凝胶滴入铁盐水溶液中，静置，干燥，得到Fe/氮源/CMC预前体；步骤S4：将Fe/氮源/CMC预前体进行第一煅烧，得到石墨化碳；用酸液蚀刻所述石墨化碳，二次煅烧，研磨，得到所述铁/氮共掺杂碳催化剂。本发明专利技术提供的铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，原料价格低廉，节能环保，成本低。制备得到的铁/氮共掺杂碳催化剂为单原子催化剂，包含FeN4活性位点，是一种非常有前景的催化材料。是一种非常有前景的催化材料。是一种非常有前景的催化材料。

【技术实现步骤摘要】
铁/氮共掺杂单原子碳催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术专利涉及高分子材料与电化学能源领域，尤其是指一种铁/氮共掺杂碳催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]锌
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空气电池(Zn
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Air Battery)主要由空气阴极、锌金属阳极和电解质组成。锌
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空气电池的工作原理如图5所示：在放电过程中，金属锌在阳极充当“燃料”，锌发生氧化反应生成金属离子，同时将释放的电子输送到外电路；空气中的氧气在阴极接收电子发生氧还原反应(ORR)生成带电子的氧物种；在电解质中，金属锌离子与氧物种结合成锌氧化物。充电过程与放电过程互为逆过程，充电时氧气在阴极析出反应(OER)，而金属锌在阳极重新沉积。锌
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空气电池由于其成本低廉、环境友好和高能量密度等优点，在开发能源转化装置应对能源短缺和环境污染方面引起了广泛关注，此外，锌固有的安全性更加使得它们成为新兴的移动和电子应用有希望的候选者。
[0003]大量研究表明：限制锌
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空气电池产能效率的决定因素是阴极缓慢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：用水溶解羧甲基纤维素钠(CMC)，得到CMC水凝胶；步骤S2：将氮源加入到步骤S1得到的CMC水凝胶中，超声，得到氮源/CMC凝胶；步骤S3：将步骤S2得到的氮源/CMC凝胶滴入铁盐水溶液中，静置，干燥，得到Fe/氮源/CMC预前体；步骤S4：将步骤S3得到的Fe/氮源/CMC预前体在氮气氛围中进行第一煅烧，得到石墨化碳；用酸液蚀刻所述石墨化碳，第二煅烧，研磨，得到所述铁/氮共掺杂碳催化剂。2.根据权利要求1所述的铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，CMC水凝胶中，CMC的浓度为2wt％～5wt％。3.根据权利要求1所述的铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氮源/CMC凝胶中，氮源的浓度为5wt％～15wt％；优选地，所述氮源选自NH4Cl和尿素中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的铁/氮共掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，铁盐水溶液的浓度为0.2wt％～1wt％；优选地，所述铁盐选自氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的铁/氮共掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纪科，郑凤昳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：