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氧还原催化剂,提供少量的二次氮源即可有效提高单原子Fe,N负载量以及提高比表面积,获得高活性位点密度的单原子Fe催化剂,其中,采用双氰胺为二次氮源时Fe原子含量高达1.2 at%,是未加二次氮源制备的催化剂的
2.7倍,具体步骤如下:
(1) Fe/ZIF‑8的制备:将一定量的九水硝酸铁和六水硝酸锌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;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;
(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;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。
~
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,六水硝酸锌和2‑甲基咪唑的摩尔比为1:4.2;九水硝酸铁和六水硝酸锌的摩尔比为:
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,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~℃。
4.一种采用权利要求1‑3任一所述的制备方法制备的单原子铁基氧还原催化剂。
5.一种采用权利要求4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。