一种铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料及其制备方法和应用。所述材料由铁原子簇和磷氮硫掺杂碳基体组成，磷氮硫掺杂碳基体呈空心正立方体结构，正立方体边长为100～400nm，壳层厚度为10～20nm，铁原子簇尺寸为1～3nm，均匀分散于磷氮硫掺杂碳基体中，Fe元素的含量为0～1wt％。所述制备方法为：首先以六水合硝酸锌、乙酰丙酮铁、2

【技术实现步骤摘要】
一种铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电催化材料
，具体涉及一种具有正立方体结构的铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]氧气还原反应(ORR)作为金属
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空气电池的正极反应，其缓慢的动力学过程极大地制约了电池的能量转换效率。因此研发高性能的电催化剂，降低ORR的反应能垒和过电位，成为该领域的研究热点。目前，ORR最有效的催化剂铂基材料存在储量稀少、价格昂贵和稳定性不高的缺点，限制了器件的大规模推广。因此，为了应对这种情况，开发成本低和高效的过渡金属基氧还原电催化剂受到广泛的关注。
[0003]为了提高活性成分利用率，过渡金属及其化合物作为ORR催化活性组分往往被制备成纳米颗粒负载在碳基体上，而这些颗粒容易发生团聚或脱落，降低电荷传输效率，同时影响催化剂稳定性。因此，如何进一步降低过渡金属基活性组分的颗粒尺寸，提高其在碳基体上的分散程度和负载牢固程度，是研究非贵金属金属
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空气电池氧还原电催化剂需要解决的关键科学问题。Shi等以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料，其特征在于，由铁原子簇和磷氮硫掺杂碳基体组成，磷氮硫掺杂碳基体呈空心正立方体结构，正立方体边长为100～400nm，壳层厚度为10～20nm，铁原子簇尺寸为1～3nm，均匀分散于磷氮硫掺杂碳基体中，Fe元素的含量为0.2～1wt％。2.根据权利要求1所述的一种铁原子簇/磷氮硫掺杂碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)乙酰丙酮铁共沸石咪唑骨架材料(Fe(acac)3/ZIF
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8)的制备按质量浓度为50～80g L
‑1将六水合硝酸锌溶解在甲醇中，随后按质量浓度为5～10g L
‑1加入乙酰丙酮铁，作为溶液A；按质量浓度为100～120g L
‑1将2
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甲基咪唑溶解在甲醇中作为溶液B；按溶液A与溶液B的体积比为3:(1～3)，将溶液B加入溶液A中，剧烈搅拌5～15分钟，然后将混合溶液在室温下静置12～24小时，用甲醇离心洗涤至少三次，真空干燥6～12小时，获得乙酰丙酮铁共沸石咪唑骨架材料(Fe(acac)3/ZIF
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8)；(2)磺酰二苯酚聚六氯环三磷腈包覆Fe(acac)3/ZIF
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8按质量浓度为2～4mg L
‑1将六氯环三磷腈溶解在甲醇中，随后按质量浓度为3～6g L
‑1将磺酰二苯酚溶解在其中，作为溶液C；将步骤(1)制备的Fe(acac)3/ZIF
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8按照质量浓度5～15g L
‑1分散在甲醇中，得Fe(acac)3/ZIF
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8分散液；按体积比为分散液：溶液C＝1:(2～8)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴梅，蒋启明，廖帮政，史静，张俊豪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：