一种氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于氧还原催化剂技术领域，提供了一种氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备方法包含：将含氮生物质和氟源研磨，得到的混合物在氩气气氛下进行热解，得到氮氟共掺杂碳载体；将氮氟共掺杂碳载体、锌源、钼源和溶剂混合后顺次进行浸渍、真空干燥，得到混合物粉末；将混合物粉末在氩气气氛下进行热解，得到氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂。氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂中，锌原子的空间隔离作用有效避免了热解过程中低活性钼基金属纳米颗粒的形成；同时，氟原子掺杂能够调节钼原子的d带电子结构，优化Mo‑N<subgt;x</subgt;位点对氧还原中间体的吸附强度，从而改善本征催化活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氧还原催化剂，尤其涉及一种氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着化石能源的日益枯竭，质子交换膜燃料电池（pemfc）和锌-空气电池（zab）等新型绿色能源转换装置受到越来越多研究者的关注。燃料电池具有能量转化效率高、可靠性强、无污染物排放等诸多优势，有望为汽车、船舶等交通工具稳定供能；而锌-空气电池则具有理论能量密度大、生产成本低、结构简单等特点，同样展现出广阔的发展前景。然而，阴极缓慢的氧还原反应（orr）动力学过程严重制约了上述两种电池的实际输出性能，并导致了目前对铂基催化剂的严重依赖，而铂基催化剂高昂的价格阻碍了燃料电池和锌-空气电池的大规模商业化应用。因此，亟待开发一种高效的非贵金属氧还原催化剂以取代铂基催化剂。

2、在众多的非贵金属催化剂中，氮掺杂碳负载钼单原子催化剂受到研究者的广泛关注。然而，目前氮掺杂碳负载钼单原子催化剂的合成原料价格昂贵，不利于催化剂的大规模商业化制备。另一方面，在高温热解以合成催化剂的过程中，钼原子容易发生迁移团聚，从而形成低活性的金属纳米颗粒。此外，钼原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮生物质包含甘氨酸、氨基葡萄糖、次黄嘌呤、甲壳素、D-精氨酸、胸腺嘧啶、D-天冬氨酸、牛磺酸和聚合蛋白中的一种或几种；所述氟源包含1-氟吡啶四氟硼酸盐、N-氟吡啶三氟甲磺酸盐、氟化铵、左氧氟沙星和5-氟胞嘧啶中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮生物质和氟源的质量比为1：1~20，所述研磨的时间为...

【技术特征摘要】

1.一种氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮生物质包含甘氨酸、氨基葡萄糖、次黄嘌呤、甲壳素、d-精氨酸、胸腺嘧啶、d-天冬氨酸、牛磺酸和聚合蛋白中的一种或几种；所述氟源包含1-氟吡啶四氟硼酸盐、n-氟吡啶三氟甲磺酸盐、氟化铵、左氧氟沙星和5-氟胞嘧啶中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮生物质和氟源的质量比为1：1~20，所述研磨的时间为10~15min。

4.根据权利要求3所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）所述热解的温度为800~1000℃，热解的时间为0.5~3.5h，升温至热解温度的升温速率为3~10℃/min。

5.根据权利要求1或4所述的氮氟共掺杂碳负载锌钼双原子氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2）所述锌源包含二甲基丙烯酸锌、六水合硝酸锌、氯化锌、富马酸单乙酯锌盐和醋酸锌中的一种或几种；所述钼源包含四水合钼酸铵、乙酰丙酮钼、钼酸钠二水合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊，柳欢，白杰，白晓伟，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：