【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂的，具体涉及一种双金属氧还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着传统化石能源的加速枯竭以及随之带来的环境污染加剧，发展可再生能源已经成为战略选择。氢氧燃料电池因其具有高能量密度、零碳排放以及高转化效率被认为最有前景的清洁能量转换设备之一。但是燃料电池的阴极氧还原反应(orr)涉及多步质子耦合电子转移步骤，导致动力学缓慢，限制燃料电池的功率密度。因此目前燃料电池依赖大量的pt基贵金属催化剂来降低orr的过电位，但是pt基催化剂价格昂贵，资源稀缺，其成本占燃料电池成本的40％，极大影响了燃料电池的推广应用。
2、为了克服使用pt基催化剂带来的成本昂贵的问题，目前有大量的研究集中在金属氮碳(m-n-c)催化剂上。m-n-c催化剂拥有高活性的潜力以及低廉的成本，被认为是pt基贵金属催化有希望的替代品。但是固有的电子结构和单金属中心的活性位点结构使得打破催化活性与反应中间体吸附能之间的线性关系成为了m-n-c催化剂发展的挑战，阻碍了获得具有优异orr性能的材料的可能性。
3、鉴于双金属原子中心能改变氧气的反应途径，从而打破氧中间体的线性关系，优化氧中间体(*oh，*o和*ooh)的吸附能和质子-电子转移，并提供更有利的反应中心，提升氧还原活性。因此设计双金属原子催化剂是提高氧催化活性的一种有前途的策略。
4、目前在制备双金属原子催化剂时，多为使用含氮配体与相应的金属原子(fe、co、ni等)配位再热解制备双金属原子催化剂。例如，公开号为cn116826085a的专利技术专利提供了
5、然而，这种制备方法仍存在一些不足：1.上述方法利用双原子位点多金属前驱体共吸附热解的方式制备催化剂，利用两种金属硝酸盐(fe(no3)3、co(no3)2等)作为金属的前驱体，使其制备得到的feco双原子催化剂可能具有单原子fe或单原子co，也可能具有双原子fefe或双原子coco或双原子feco，这种制备方式为可控制备目标双金属催化剂带来不可控的因素，无法保障催化剂中单一目标位点的有效构筑，极大地降低催化剂中目标催化构型的比例；2.在双金属前驱体共吸附的过程中，两种或多种金属原子被分别吸附到在载体上，此时，不同金属原子在载体上的分布可能不够均匀，存在局部聚集或稀疏的可能性，并且，在高温热解时，由于两种金属离子之间的相互作用力以及热力学稳定性差异，金属原子有可能发生迁移或者团聚，从而形成纳米颗粒而非单原子分散状态，上述不确定性均会导致原子分散均匀性不足。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种双金属氧还原催化剂及其制备方法，所述制备方法工艺简单、普适性高，通过所述制备方法得到的双金属氧还原催化剂具有优秀的分散性和稳定性，催化性能好。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种双金属氧还原催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.将双金属前体溶于溶剂中，得到第一溶液；
5、s2.将金属有机框架溶于溶剂中，得到第二溶液；
6、s3.将所述第一溶液与所述第二溶液混合，通过超声将双金属前体分子封装到金属有机框架的多级孔结构中，离心并干燥，制得催化剂前驱体；
7、s4.将所述催化剂前驱体热解后，得到所述双金属氧还原催化剂；
8、其中，所述步骤s1和所述步骤s2的顺序不分先后。
9、在本专利技术中，首先，预选具有双金属中心的单一前体分子，此后，利用金属原子容易与n原子配位的特点，将双金属原子被均匀地锚定限域在金属有机框架(mof)的多级孔结构中，实现了单个双金属原子前体分子的均匀分布，最后，通过热解制备出具有单一目标位点构型的双金属原子催化剂。在热解时，预先形成的配位结构使金属原子更易于保持均匀分散状态，而非形成团聚，所得的催化剂产品具有更好的分散性和稳定性，催化性能有效提高。
10、优选地，在所述步骤s1中，所述双金属前体包括c34h28cl2fenip2，c34h28cl2cofep2，fe2(co)9，fe2(co)9，mn2(co)10，c24h28cl4n4ni2o2中的一种或几种，为获得最优的催化性能，进一步优选为c34h28cl2cofep2。
11、优选地，在所述步骤s1中，所述第一溶液中，所述双金属前体的浓度为(1～4)mg/ml。
12、优选地，在所述步骤s2中，所述金属有机框架包括zif-8。
13、mof为具有周期性网络结构的多孔材料，在这之中，zif具有天然的笼结构，同时具有很高的比表面、孔体积孔径可调与高孔隙率的性质，将金属原子引入zif笼可以实现对金属位点的空间限域，并且被封装分子具有高的含氮量，两者共同作用可以有效防止高温碳化过程中金属原子的团聚现象。
14、优选地，zif-8和前驱体中双金属原子的质量比为(0.8～1.2)g:(1～4)mg。
15、优选地，所述zif-8通过以下步骤制备：
16、将2-甲基咪唑溶于溶剂中，记为溶液a；将锌盐溶于溶剂中，记为溶液b；在搅拌的条件下，将溶液b快速倒入溶液a，加入还原剂，经过离心、清洗、烘干后得到所述zif-8。
17、优选地，所述2-甲基咪唑和所述锌盐中锌的质量比为(32～33):(2.5～3.5)。
18、优选地，在所述步骤s3中，超声时间为(1～6)h。
19、优选地，在所述步骤s3中，离心转速为(6000～9000)r/min，离心时间为(1～4)h。
20、优选地，在所述步骤s3中，干燥温度为(60～80)℃。
21、优选地，在所述步骤s4中，热解温度为(800～1000)℃。
22、优选地，在所述步骤s4中，热解气氛可以是惰性气体n2、ar以及混合气体(ar-h2)，进一步优选为n2。
23、优选地，在所述步骤s4中，升温速率为(2～10)℃/min。
24、优选地，在所述步骤s4中，保温时间为(1～3)h。
25、第二方面，本专利技术还提供了一种双金属氧还原催化剂，其由上述方法制备得到。
26、本专利技术的有益效果在于：
27、1.本申请中，通过预选具有双金属中心的单一前体分子，然后将其锚定限域到zif-8多级孔结构中，最终经过一步煅烧处理得到目标双金属氧还原催化剂，这种制备方式能够实现催化剂单一双金属位点的可控构筑，提供具有100％高性能目标结构的反应中心，所制备催化剂性能相较于传统工艺提升明显。
28、2.本申请中，利用这种方法得到的双金属氧还原催化剂，其金属原子分布易于控制且更为均匀分散，有助于提升本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述ZIF-8通过以下步骤制备：
6.根据权利要求5所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
10.一种双金属氧还原催化剂，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的双金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述zif-...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝建兵，曾佑泽，肖梅玲，孟庆磊，李金晟，杨迪，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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