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专利号: 2020107055265
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,以沸石咪唑材料Fe掺杂的ZIF-8为前驱体,Fe单原子高度分散在催化剂材料中,向其中填加二次氮源,然后在惰性气体下高温热处理,即可得到所述的单原子铁基催化剂;具体步骤如下:(1)Fe/ZIF-8的制备:将一定量的九水硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶于一定体积的无水甲醇中,超声分散后形成溶液A;将一定量的2-甲基咪唑(2mIM)溶于相同体积的无水甲醇中,超声分散后形成溶液B;将溶液A与溶液B混合,搅拌反应,甲醇离心清洗三次,真空干燥获得Fe/ZIF-8粉体;

(2)将一定量的Fe/ZIF-8和二次氮源混合,溶于水或乙醇良溶剂中,搅拌4h后,蒸干溶剂,收集粉体;

(3)将所得的粉体放入坩埚中,氮气或氩气条件下热处理,以一定的升温速率升温至一定温度后,保温一定时间后,自然冷却,获得单原子铁基阴极催化剂。

2.如权利要求1所述的一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,Zn(NO3)2·6H2O,2mIM和甲醇之和的摩尔比为1:4.2:2.2;Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为:0.01~0.04:1;搅拌温度为60℃,反应时间为24h。

3.如权利要求1所述的一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,Fe/ZIF-8粉末与二次氮源的质量比为1:0.25~1,二次氮源为邻菲罗啉、三聚氰胺、单氰胺、双氰胺、硫脲、吡啶、联吡啶和尿素中一种。

4.如权利要求3所述的一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,二次氮源为双氰胺,Fe/ZIF-8粉末与双氰胺的质量比为1:0.25;二次氮源为邻菲罗啉,Fe/ZIF-8粉末与邻菲罗啉的质量比为1:0.5。

5.如权利要求1所述的一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,热处理升温速率为2~35℃/min,热处理保温温度为700~1100℃,热处理保温时间为1~3h,氮气或者氩气的气体流速为50~500mL/min。

6.如权利要求5所述的一种单原子铁基氧还原催化剂的制备方法,其特征在于,氮气或者氩气的气体流速为50mL/min,热处理升温速率为35℃/min,热处理保温温度为900~1000℃。

7.一种采用权利要求1-6任一制备方法制备的单原子铁基氧还原催化剂。

8.一种采用权利要求7所述的单原子铁基氧还原催化剂制备的燃料电池和金属-空气电池。