一种植物纤维衍生过渡金属多孔氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种植物纤维衍生过渡金属多孔氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用，属于燃料电池阴极电催化剂制备技术领域。本发明专利技术通过溶剂热法将两种含氮配体与金属盐引入氧化处理的纤维，该纤维可在高温煅烧后保留多孔网状结构。具体的将芬顿法氧化纤维与多金属及有机配体，同时通过溶剂热合成技术得到负载有多金属氮掺杂纤维，抽滤烘干后热处理得到催化剂。利用该催化剂获得的电极材料具有较好的氧还原电催化能力，半波电位达到0.858V，起始电位达到0.93V，极限电流密度接近2.8mA cm

【技术实现步骤摘要】
一种植物纤维衍生过渡金属多孔氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种植物纤维衍生过渡金属多孔氮掺杂碳催化剂及其制备方法和应用，属于燃料电池阴极电催化剂制备


技术介绍

[0002]燃料电池作为新生代的电池具有极大的发展前景。质子交换膜燃料电池(PEMFC)在如今百花齐放的燃料电池家族中占有重要位置。燃料电池反应由阳极的氢氧化反应(HOR)和阴极的氧气还原反应(ORR)两个半反应组成。PEMFC阴极上的氧还原反应(ORR)动力学较慢，严重影响燃料电池的性能。现有铂(Pt)基催化剂表现出优异的性能，对于驱动阴极ORR至关重要。但是Pt的高成本、稀缺性和较差的甲醇耐受性对燃料电池技术的广泛采用构成了巨大挑战。
[0003]现有研究表明过渡金属和氮(N)共掺杂碳电催化剂具有良好的电催化活性、良好的稳定性和低成本的可伸缩合成，作为贵金属催化剂的有前途的替代品，引起了人们的广泛关注。廉价、易得和可再生的生物材料作为原材料更是锦上添花。金属离子可以被植物体吸收并通过适当的热解过程还原为纳米粒子或MN
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括：步骤一，将预处理后的植物纤维与碱液混合，水热反应后抽滤洗涤，真空干燥，得到纤维素；步骤二，将步骤一得到的纤维素粉碎，利用铁芬顿法进行氧化剥离纤维处理，抽滤洗涤后与无机过渡金属盐和有机配体溶解在有机溶剂中，将混合溶液转移到水热釜中，水热反应，抽滤洗涤，得到表面负载有多金属含氧酸盐的含氮纤维；步骤三，将步骤二得到的表面负载有多金属含氧酸盐的含氮纤维进行真空干燥处理，在氮气气氛下进行热处理，得到多孔氮掺杂碳催化剂载体。2.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中植物纤维为玉米秸秆、小麦秸秆、椰壳、花生壳、水稻秸秆中一种或几种混合；预处理过程为干燥粉碎。3.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中水热反应温度为150℃，时间为4～12h。4.根据权利要求1所述的多孔氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中利用铁芬顿法氧化剥离纤维处理条件为：氧化剂为H2O2；铁催化剂为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的一种或几种混合；温度为25～50℃，时间为1～8h。5.根据权利要求1所述的多孔氮掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕾，李子云，宋玉宇，佟苗苗，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：