一种铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备及其在电催化与电池中的应用制造技术

本发明专利技术属于锌‑空气电池领域，提供了一种铟团簇复合铁‑氮‑碳催化剂的制备及其在电催化与电池中的应用，包括：利用含氮生物质小分子在溶液中通过非共价作用自组装成超分子；随后，在所述超分子表面包覆铟铁金属普鲁士蓝类似物，最后收集反应产物；将所述反应产物在惰性气氛下进行碳化，得到铟团簇复合铁‑氮‑碳催化剂。本发明专利技术通过自组装和后续热解工艺制备了具有单原子FeN<subgt;4</subgt;活性位点的In原子团簇催化剂。利用In原子簇的电子调制效应，In/Fe‑N‑C可以有效地电催化氧还原和氧析出反应。In/Fe‑N‑C的ORR半波电位为0.92V，10mA cm<supgt;‑2</supgt;的OER过电位为318mV。制备锌‑空气电池在10mA cm<supgt;‑2</supgt;电流密度下可以稳定循环1600h，表明了该材料有较高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锌-空气电池领域，特别涉及一种铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备及其在电催化与电池中的应用。

技术介绍

1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、电化学氧还原反应(orr)是新兴燃料电池和锌-空气电池等能源存储与转换装置的关键反应。然而，缓慢的动力学、复杂的多电子转移和较低的四电子选择性导致orr活性不理想。特别是，活性和选择性在很大程度上取决于活性位点对关键含氧中间体的结合力，电催化剂的电子结构和中间体的吸附导致了不同的orr反应途径。因此，通过调整活性位点的配位环境和电子结构来改变关键中间体的吸附/解吸行为具有重要意义。从经济效益上看，单原子催化剂尤其是铁-氮-碳(fe-n-c)催化剂具有原子利用率高、成本低等优点，是铂基催化剂的理想替代品。然而，原子分散的fe-n4催化剂在实际电池应用中获得优异的双功能氧催化活性和稳定性仍然是一个巨大的挑战。

3、目前，研究人员致力于通过配位环境的调控以实现高催本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述铟铁金属普鲁士蓝类似物采用铟盐与铁氰化钾反应制得。

3.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述铟盐为无水氯化铟。

4.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮生物质小分子为叶酸和三聚氰胺，二者的摩尔比为1.8：19-22。

5.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述自组装的条件为在70-80℃水浴中...

【技术特征摘要】

1.一种铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述铟铁金属普鲁士蓝类似物采用铟盐与铁氰化钾反应制得。

3.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述铟盐为无水氯化铟。

4.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮生物质小分子为叶酸和三聚氰胺，二者的摩尔比为1.8：19-22。

5.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述自组装的条件为在70-80℃水浴中搅拌0.5-1h。

6.如权利要求1所述的铟团簇复合铁-氮-碳催...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进涛，舒欣欣，马继臻，王月青，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：