一种氮掺杂碳基铁单原子催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂碳基铁单原子催化剂及其制备方法与应用，属于催化剂技术领域，本发明专利技术采用无机盐作为模板，辅助含氮离子液体与Fe‑MOF协同热解的策略，构建具有分级多孔结构的氮掺杂碳基铁单原子催化剂，即Fe‑N4单原子催化剂(ITFeSA‑N4)。以无机盐为模板能有效抑制活性位点团聚并构建多级孔结构，还因其优异的水溶性使模板去除过程更加简便；以含氮离子液体作为氮源，能够精准调控Fe‑吡啶N4的配位环境，该结构能显著提升Fe位点电子云密度(d带中心上移)，促进PMS中O‑O键异裂(能垒降低)，同时，分级孔道结构能够提升O2扩散速率，从而大幅改善了ORR反应动力学。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂，具体涉及一种氮掺杂碳基铁单原子催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

1、新兴有机污染物在水生环境中的广泛传播受到越来越多的关注，主要包括抗生素、激素、个人护肤品、杀虫剂等。现行的处理手段不足以完全去除抗生素，因此抗生素最终将被排入自然环境中。抗生素对生物体的毒性一般较弱，其主要危害在于筛选出具有抗性基因的微生物，使其优先生长、迁移及传播，从而对整个生态系统造成负面影响。高级氧化技术(aops)因其操作简单、反应迅速、绿色高效等优点越来越受到人们的关注，尤其是基于硫酸根自由基(·so4)的高级氧化法用于去除水中的难降解有机污染物。硫酸盐自由基通常由过硫酸盐，特别是过硫酸氢盐(pms)的异质活化产生，并且通常伴随着羟基自由基(·oh)的形成。

2、氧气还原反应(orr)是在燃料电池或金属-空气电池等新能源器件的阴极侧发生的关键反应。从反应热力学上来看，该反应可自发进行，但从反应动力学的角度来分析，其反应速度极为缓慢，严重地制约了该类新能源器件的能量转换效率。添加催化剂是最为有效的提高orr反应速率的有效方法之一。

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【技术保护点】

1.一种氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮离子液体、无机盐与Fe-MOF纳米颗粒的质量比为10:5:0.1~5。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-己基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述Fe-MOF纳米颗粒为MIL-100(Fe)、MIL-88B...

【技术特征摘要】

1.一种氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮离子液体、无机盐与fe-mof纳米颗粒的质量比为10:5:0.1~5。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氮离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-己基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述fe-mof纳米颗粒为mil-100(fe)、mil-88b(fe)、mil-101(fe)中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂碳基铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽梦，杨亚敏，张鹏飞，付骋宇，盛翠红，张思远，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：