AgNPs@Zn-N-C催化剂的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了AgNPs@Zn‑N‑C催化剂的合成方法及应用，合成方法包括以下步骤：通过锌盐与含氮有机化合物反应制备ZIF‑8前驱体；将ZIF‑8分散于去离子水中，加入银盐，生成Ag/ZIF‑8；随后在惰性气氛下高温热解Ag/ZIF‑8，得到AgNPs@Zn‑N‑C催化剂。该催化剂中银纳米颗粒均匀分散于锌‑氮共掺杂碳基载体表面，载体具有高比表面积并含有Zn‑N4活性位点。AgNPs@Zn‑N‑C催化剂在氧还原反应中展现出优异的催化性能和稳定性，能够高效促进四电子路径反应，显著减少副产物生成，同时在酸性或碱性介质中保持良好的稳定性。合成方法操作简单、成本低廉，适合工业化生产，采用廉价原料显著降低成本，且过程无污染，符合绿色化学要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂合成，具体为agnps@zn-n-c催化剂的合成方法及应用。

技术介绍

1、氧还原反应(orr)是燃料电池(如质子交换膜燃料电池，pemfcs)、金属-空气电池(如锌-空气电池)以及微生物燃料电池等新能源装置中的核心反应，直接影响能量转换效率和器件性能。orr的反应路径通常包括四电子路径(生成h2o或oh-)和二电子路径(生成h2o2)，其中四电子路径因其高效性和低副产物生成更受青睐。然而，orr的动力学过程较慢，高过电位导致能量损失，限制了新能源装置的实际应用。因此，开发高效、稳定的orr催化剂成为研究的重点。

2、传统上，铂基催化剂(如商业pt/c)因其高催化活性被广泛应用于orr，其半波电位通常可达0.90v(vs.rhe)，且倾向于四电子路径。然而，铂基催化剂存在显著的缺点：首先，铂资源稀缺且价格昂贵，难以满足大规模商业化需求；其次，铂基催化剂在长期运行中容易发生团聚或溶解，导致活性衰减，特别是在酸性或碱性电解质中稳定性不足。这些问题促使研究者寻找低成本、高性能的替代催化剂。

3、近年来，非贵金属催化剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.催化剂的合成方法，其中表示银纳米颗粒AgNPs负载于锌-氮共掺杂碳基材料ZnN-C上，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌盐为Zn(NO3)2·6H2O，含氮有机化合物为2-甲基咪唑，溶剂为甲醇，反应方程式为：

3.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应生成ZIF-8后，通过离心收集沉淀，用甲醇洗涤2-4次，并在50-70℃真空干燥8-16小时，得到ZIF-8粉末。

4.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述银盐为AgN...

【技术特征摘要】

1.催化剂的合成方法，其中表示银纳米颗粒agnps负载于锌-氮共掺杂碳基材料znn-c上，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锌盐为zn(no3)2·6h2o，含氮有机化合物为2-甲基咪唑，溶剂为甲醇，反应方程式为：

3.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应生成zif-8后，通过离心收集沉淀，用甲醇洗涤2-4次，并在50-70℃真空干燥8-16小时，得到zif-8粉末。

4.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述银盐为agno3，zif-8的用量为300-500mg。

5.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述还原反应在搅拌条件下进行，搅拌转速为1000-1500rpm，反应时间为20-40分钟，产物ag/zif-8通过离心、去离子水洗涤2-4次，并在50-70℃真空干燥8-16小时，其中agnps在zif-8表面初步分散，粒径为3-8nm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王晓豫，周尉，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：