一种筛选高稳定性双层FeNC石墨烯ORR催化剂的方法技术

本发明专利技术属于电化学氧还原(ORR)催化技术领域，提供了一种筛选高稳定性双层FeNC石墨烯ORR催化剂的方法，主旨在于解决单层FeNC催化剂在氧还原反应中稳定性差和活性衰减的问题，主要方案包括：构建一系列非金属X桥联的双层FeNC石墨烯催化剂；根据密度泛函理论(DFT)计算，探究处于第五配位环境的桥联非金属元素X对FeNC‑X‑FeNC催化剂的热力学稳定性以及ORR催化活性的影响；分析FeNC‑X‑FeNC催化剂活性位在ORR催化过程中的电化学稳定性；最后，筛选出最具电化学稳定性和活性的FeNC‑X‑FeNC催化剂。本发明专利技术可为设计合成原子结构精确的高稳定性碳基ORR催化剂提供理论依据，大幅节省实践资源，提高催化剂的设计效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学氧还原催化，具体来讲，涉及一种筛选高稳定性双层fenc石墨烯orr催化剂的方法。

技术介绍

1、非贵金属掺杂碳基材料因造价低、导电性好、比表面高等优点，被认为是最有望取代铂基催化剂的orr非贵金属催化剂。随着研究的深入，以单层fenc为代表的碳基催化剂orr初始活性已接近pt。然而，在工况条件下，与pt相比，掺杂碳基催化剂活性会在初始20小时内发生急剧衰减，活性衰减超50％。因此，碳基催化剂在工况条件下的稳定性和耐久性阻碍了其在燃料电池中的进一步应用。

2、单层fenc稳定性问题主要包括：催化剂层中产生的电阻损耗，微孔阻塞或淹没；催化剂基底及活性位中碳氧化腐蚀、脱金属、n基团质子化等。然而，导致其失活的主要和关键本质原因，目前没有统一；对于该类催化剂的稳定性调节措施仍停留在实践试错阶段。基于实验合成催化剂、分析表征物相信息、电化学催化性能测试过程流程繁琐、试验周期长、人力物力消耗大等挑战。十分必要专利技术一种高效、快捷、且全面的筛选高稳定性fenc催化剂的方法。

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【技术保护点】

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2.如权利要求1所述的一种筛选高稳定性双层FeNC石墨烯ORR催化剂的方法，其特征在于，构建6×6的双层FeNC石墨烯周期性平板模型，选取真空层厚度为利用第二周期和第三周期非金属单原子X，X为B、C、N、O、F、P、S、Cl中的任一一种，占据Fe的第五配位并作为中间桥联原子，得到8种FeNC-X-FeNC模型。

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【技术特征摘要】

1.一种筛选高稳定性双层fenc石墨烯orr催化剂的方法，特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种筛选高稳定性双层fenc石墨烯orr催化剂的方法，其特征在于，构建6×6的双层fenc石墨烯周期性平板模型，选取真空层厚度为利用第二周期和第三周期非金属单原子x，x为b、c、n、o、f、p、s、cl中的任一一种，占据fe的第五配位并作为中间桥联原子，得到8种fenc-x-fenc模型。

3.如权利要求1所述的一种筛选高稳定性双层fenc石墨烯orr催化剂的方法，其特征在于，步骤s2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娜，李莉，刘金晶，牛晓滨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：