一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料及其制备方法，属于催化剂材料制备技术领域。首先利用室温共沉淀合成叶片状Zn‑Fe/Co/Mg‑ZIF‑L前驱体；然后通过相变‑热解的工艺在碳基体内构建ORR活性位点(Fe‑N‑C、Co‑N‑C、Mg‑N‑C、N‑C)；最终获得低成本、产量高、性能优于商用催化剂的ORR电催化剂。该方法综合考虑了活性位点的分布和催化机理两个影响材料性能的重要因素，以实现材料催化氧还原反应效率最佳为设计原则，通过在有机溶剂气氛下二维叶片结构发生相变生成更稳定的三维十二面体结构的方法，使催化剂具有最佳的催化性能和更高的产量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂材料制备，具体涉及一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料及其制备方法。

技术介绍

1、近年来，随着燃料电池、锌-空气电池、电解水等电化学-电能转换装置的快速发展，人们实现了能源高效、有序、清洁无污染的转化。氧还原反应(orr)是该类电化学-电能转换装置中涉及到的部分关键反应。然而，orr动力学过程缓慢，会大大降低能源转换效率，通常需要外加催化剂来加速反应的进行。目前使用的商业催化剂主要为pt/c等贵金属，但贵金属资源稀少、价格昂贵、稳定性差等特性极大地限制该类装置的商业化应用。因此，开发高效、廉价的非贵金属催化剂对于推动电化学-电能转换技术的商业化应用意义重大。

2、在众多非贵金属碳基电极中，以金属有机骨架(mofs)为前驱体构筑的非贵金属多孔碳基电极在电化学领域已经引起了越来越多的科研工作者的关注，并掀起了一股对传统能源应用的创新浪潮。mofs是一种以金属离子或金属原子簇为中心与有机配体通过自组装形成的一类具有三维周期性网络结构和多孔特征的晶态材料，具有结构易调控、表面积高、孔隙结构丰富的优点。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料，其特征在于，包括碳氮基体，由有机溶剂气氛下相变后的前驱体热解而成；

2.根据权利要求1所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料，其特征在于，所述有机溶剂气氛为无水乙醇、无水甲醇或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

3.权利要求1或2所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合MOFs衍生的氧还原催化材料的制备方法，其特征在于，步...

【技术特征摘要】

1.一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料，其特征在于，包括碳氮基体，由有机溶剂气氛下相变后的前驱体热解而成；

2.根据权利要求1所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料，其特征在于，所述有机溶剂气氛为无水乙醇、无水甲醇或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)。

3.权利要求1或2所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，锌盐为硝酸锌，天然金属卟啉为血红素、钴胺素、叶绿素a或叶绿素b。

5.根据权利要求3所述的一种基于相变策略制备的天然金属卟啉结合mofs衍生的氧还原催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，天然金属卟啉与锌盐的摩尔比为(0.01～0.2):1。

6.根据权利要求3所述的一种基于相变策略制备的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋秉烨，张梦帆，王佳鹏，杜泽轩，高然，李安桂，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：