[發明專利]一種M/N-C催化劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201010522823.2
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102451727A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 孫公權;齊靜;姜魯華
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J23/75;B01J23/745;B01J23/755;H01M4/90
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種M/N-C催化劑，其特征在于：其可按如下方法制備，

(1)聚吡咯(PPy)的合成：

a.于表面活性劑的水和/或乙二醇溶液中加入吡咯單體，其中表面活性劑的濃度≥其臨界膠束濃度，吡咯單體的濃度為0.1-2molL^-1，在0-25℃攪拌0.5-2小時；之后加入氧化劑，在0-25℃攪拌0.5-2小時使吡咯單體發生聚合反應生成聚吡咯(PPy)，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為0.5∶1-10∶1；

b.將合成的PPy浸漬到質量百分含量為50-100％的甲醇水溶液中，以除去殘余的表面活性劑和氧化劑，之后過濾，洗滌，干燥；

(2)M/N-C催化劑的制備

a.將過渡金屬Fe、Co或Ni中一種或多種的鹽前體加入到濃度為1-2molL^-1NaOH的乙二醇溶液中，過渡金屬鹽的摩爾濃度為0.0001-0.05mol?L^-1，之后在25-180℃攪拌0.5-3小時，之后加入PPy，過渡金屬占過渡金屬與PPy質量總量的0.1-30％，繼續攪拌0.5-3小時，之后加入10-40倍體積的水在25-60℃攪拌下進行沉降1-24小時；

b.將步驟(2)a得到的混合物進行過濾，洗滌，干燥；

c.將步驟(2)b烘干后的樣品在惰氣氣氛下500-900℃熱處理1-3小時，得到目標產品M/N-C催化劑，M為Fe、Co或Ni中一種或多種。

2.如權利要求1所述M/N-C催化劑，其特征在于：步驟(1)b和步驟(2)b干燥條件為30-75℃真空條件下，烘干3-6小時。

3.如權利要求1所述M/N-C催化劑，其特征在于：所述氧化劑為(NH₄)₂S₂O₈或H₂O₂或Fe³⁺、Cu²⁺的可溶性鹽溶液。

4.如權利要求1所述M/N-C催化劑，其特征在于：所述表面活性劑為八烷基三甲基溴化銨(OTAB)、十烷基三甲基溴化銨(DeTAB)、十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚丙烯酸鈉(PAAS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一種或幾種。

5.一種M/N-C催化劑的制備方法，其特征在于：其可按如下方法制備，

(1)聚吡咯(PPy)的合成：

a.于表面活性劑的水和/或乙二醇溶液中加入吡咯單體，其中表面活性劑的濃度≥其臨界膠束濃度，吡咯單體的濃度為0.1-2molL^-1，在0-25℃攪拌0.5-2小時；之后加入氧化劑，在0-25℃攪拌0.5-2小時使吡咯單體發生聚合反應生成聚吡咯(PPy)，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為0.5∶1-10∶1；

b.將合成的PPy浸漬到質量百分含量為50-100％的甲醇水溶液中，以除去殘余的表面活性劑和氧化劑，之后過濾，洗滌，干燥；

(2)M/N-C催化劑的制備

a.將過渡金屬Fe、Co或Ni中一種或多種的鹽前體加入到濃度為1-2molL^-1NaOH的乙二醇溶液中，過渡金屬鹽的摩爾濃度為0.0001-0.05mol?L^-1，之后在25-180℃攪拌0.5-3小時，之后加入PPy，過渡金屬占過渡金屬與PPy質量總量的0.1-30％，繼續攪拌0.5-3小時，之后加入10-40倍體積的水在25-60℃攪拌下進行沉降1-24小時；

b.將步驟(2)a得到的混合物進行過濾，洗滌，干燥；

c.將步驟(2)b烘干后的樣品在惰氣氣氛下500-900℃熱處理1-3小時，得到目標產品M/N-C催化劑，M為Fe、Co或Ni中一種或多種。

6.如權利要求5所述M/N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(1)b和步驟(2)b干燥條件為30-75℃真空條件下，烘干3-6小時。