一种高效的双原子催化剂及其制备方法和应用技术

技术编号：41314927 阅读：23 留言：0更新日期：2024-05-13 14:56

本发明专利技术涉及ORR/OER催化材料技术领域，公开了一种高效的双原子催化剂及其制备方法和应用，所述高效的双原子催化剂为M<subgt;2</subgt;‑SNC；制备方法包括：通过一步高温热解制备出硫、氮共掺杂的碳纳米片SNC；通过物理方式将金属M盐、双氰胺、碳纳米片SNC、均苯三甲酸充分混合后进行高温碳化，得到M<subgt;2</subgt;‑SNC双原子催化剂。本发明专利技术获得的M<subgt;2</subgt;‑SNC双原子催化剂能高效稳定的催化ORR反应和OER反应。本发明专利技术的M<subgt;2</subgt;‑SNC双原子催化剂金属负载量高，稳定性高，在催化反应过程中金属原子不易聚集，有利于工业化单原子催化剂量产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及orr/oer催化材料，特别是涉及一种高效的双原子催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、化石燃料的使用引起的环境问题日益严重，为解决这些问题，人们致力于新能源技术的开发,如燃料电池和金属空气电池。其中，锌-空气电池因其高能量，高功率密度和安全性被认为是一种很有前途的储能设备。锌空电池在近年来备受关注，作为可充电电子器件，既需要空气阳极有效催化放电过程(氧还原反应，orr)，又需要空气阴极有效催化充电过程(析氧反应，oer)。然而，orr和oer的动力学缓慢问题仍然是一个很大的挑战。

2、作为可逆反应，orr和oer反应涉及的四电子转移过程具有较高的反应能垒和较高的过电位，即便在具有最高活性的贵金属电催化剂(通常是pt基材料)的介导下，反应动力学也较为缓慢。此外，复杂的反应过程和众多的反应中间体也导致了缓慢的orr/oer过程，需要较大的电势来推动和维持反应。因此orr/oer反应是整个电池充放电过程的瓶颈反应，严重阻碍了新能源技术的广泛应用。

3、催化剂是化学工业中不可缺少的，因为它们可以促进化...

【技术保护点】

1.一种高效的双原子催化剂，其特征在于：所述高效的双原子催化剂为M2-SNC；

2.根据权利要求1所述的一种高效的双原子催化剂，其特征在于：金属原子M为Fe、Co、Cu、Ni、Mn中的一种；所述M2-SNC中，金属原子M的负载量大于3wt％。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种高效的双原子催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种高效的双原子催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1的过程为：将三聚氰胺和2-巯基苯丙咪唑混合后研磨，得到混合物粉末；混合物粉末经高温煅烧后得到碳纳米片SNC。