[發明專利]一種鐵、鈷、氮共摻雜炭催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710374098.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107086313B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 竇美玲;胡朝文;王峰;郭志遠;宋夜;吉靜
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90
• 代理公司: 11294 北京五月天專利商標代理有限公司
• 代理人: 王天桂<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種鐵、鈷、氮共摻雜炭催化劑的制備方法，其特征在于，采用鐵/鈷雙金屬沸石咪唑酯骨架材料作為前驅體，通過高溫熱解制備得到鐵、鈷、氮共摻雜炭催化劑；其中，鐵/鈷雙金屬沸石咪唑酯骨架材料是在無氧環境下采用硫酸亞鐵、硝酸鈷和2-甲基咪唑在溶劑中進行自組裝反應制得；包括以下步驟：

（1）將硝酸鈷和硫酸亞鐵按一定鐵/鈷摩爾比例加入到溶劑中，在惰性氣氛中分散1-5min，攪拌5-10 min；

（2）將2-甲基咪唑加入溶劑中，惰性氣氛中分散1-5 min使其均勻；

（3）將（1）與（2）形成的溶液在惰性氣氛中攪拌混合均勻后靜置，得到藍紅色液體；

（4）將上述溶液抽濾，經甲醇洗滌、干燥得到藍紅色粉末，即為鐵/鈷雙金屬沸石咪唑酯骨架材料；

（5）將上述鐵/鈷雙金屬沸石咪唑酯骨架材料在惰性氣氛中以1-10 ^oCmin^-1 升溫至700-1000^oC，保溫1-3h，待冷卻至室溫，研磨后得到鐵、鈷、氮共摻雜炭催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硫酸亞鐵與硝酸鈷中的鐵/鈷摩爾比為：大于等于0.1并且小于0.5，總金屬離子與2-甲基咪唑摩爾比為1/16-1/32。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣氛為氮氣或氬氣。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中的攪拌時間為3-5 min；步驟（4）中的干燥溫度為80-100^oC，干燥時間為8-10 h。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中的所述混合順序為將硝酸鈷和硫酸亞鐵的混合鹽甲醇溶液倒入2-甲基咪唑甲醇溶液中，攪拌和靜置溫度為30^oC，靜置時間為12-20 h，靜置環境為氮氣或氬氣保護。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的制備方法制備得到的催化劑，其中Fe、Co和N元素在催化劑中均勻分布。

7.權利要求6所述的催化劑用于高效催化燃料電池、金屬-氣電池的陰極氧氣還原反應。