氧刻蚀的Fe-N-C阴极氧还原催化剂及其制备方法、应用技术

本公开提出了一种氧刻蚀的Fe‑N‑C阴极氧还原催化剂的制备方法，包括：在保护气氛中，对ZIF‑8进行第一次热解，得到氮碳基底，其中，氮碳基底具有正十二面体的框架结构；将氮碳基底、超氧化物和冠醚在溶剂中分散，得到悬浊液，在悬浊液中，超氧化物释放超氧根离子，超氧根离子与氮碳基底中的碳原子形成碳氧双键缺陷，对悬浊液离心后得到复合固体；将复合固体与铁盐研磨混合后，在保护气氛中，进行第二次热解，酸洗干燥后，得到氧刻蚀的Fe‑N‑C阴极氧还原催化剂。本公开还提出了前述制备方法得到的Fe‑N‑C阴极氧还原催化剂及其应用。

【技术实现步骤摘要】

本公开属于催化剂及其制备，具体涉及一种氧刻蚀的fe-n-c阴极氧还原催化剂及其制备方法、应用。

技术介绍

1、燃料电池由于具有能源转换效率高、清洁环保等优点，被誉为21世纪最为重要的新能源技术。其中，燃料电池的阴极氧还原反应动力学极其缓慢，成为了电池工作中的瓶颈反应。尽管贵金属pt能够有效催化氧还原反应，但其成本较高。因此开发非铂催化剂显得尤为重要。

2、fe-n-c单原子催化剂通常被视为替代贵金属pt基催化剂的有力候选者，受到了广泛关注。然而，相对于pt基催化剂，fe-n-c单原子催化剂的活性位点密度较低，难以适应燃料电池在高功率负载下的需要，这主要是由于氮碳基底上的金属原子空位有限，难以容纳高密度的fe单原子；同时金属的高比表面能使得热解型催化剂在高温烧结的条件下容易出现fe颗粒的团聚，进一步降低了fe原子的分散性。

3、在相关技术中，提高fe单原子位点的密度的方法主要有：利用气相沉积技术，使得fecl3蒸汽直接参与氮碳基底上zn-n4位点向fe-n4的转变，获得了高活性位点密度和位点气相可及的fe基单原子催化剂；通过加热酸洗回本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氧刻蚀的Fe-N-C阴极氧还原催化剂的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述ZIF-8的制备方法包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述第一次热解中，热解温度为800-1000℃，热解时间为0.5-2h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，超氧化物包括KO2，冠醚包括18-2冠醚，所述超氧化物和所述冠醚的物质的量比小于0.9，所述超氧化物与所述氮碳基底的质量比为0.3-1.2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述铁盐包括FeCl2、FeSO4中的任意一种，所述铁盐与所述氮碳基底的...

【技术特征摘要】

1.一种氧刻蚀的fe-n-c阴极氧还原催化剂的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述zif-8的制备方法包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述第一次热解中，热解温度为800-1000℃，热解时间为0.5-2h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，超氧化物包括ko2，冠醚包括18-2冠醚，所述超氧化物和所述冠醚的物质的量比小于0.9，所述超氧化物与所述氮碳基底的质量比为0.3-1.2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述铁盐包括fecl2、feso4中的任意一种，所述铁盐与所述氮碳基底的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛君杰，樊哲琛，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：