[發明專利]一種高活性、高穩定性IrFe納米合金復合材料及其制備方法、催化劑、應用

在審

• 申請號: 201910636010.7
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110523422A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 陳乾旺;江鵬;陳實
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J23/89;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/06;B01J37/18;B82Y30/00;B82Y40/00;C25B11/06;C25B1/04
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉偉<國際申請>=<國際公布>=<進入國

1.一種IrFe納米合金復合材料，其特征在于，所述IrFe納米合金復合材料包括N摻雜碳層和復合在所述N摻雜碳層上的IrFe納米合金。

2.根據權利要求1所述的IrFe納米合金復合材料，其特征在于，所述IrFe納米合金為IrFe納米合金顆粒；

所述IrFe納米合金的粒徑為1～10nm；

所述IrFe納米合金的形貌包括球形、橢球形和多邊形中的一種或多種；

所述IrFe納米合金中，Ir與Fe的原子比為(1.5～3)∶1。

3.根據權利要求1所述的IrFe納米合金復合材料，其特征在于，所述N摻雜碳層的厚度為2～30nm；

所述N摻雜碳層的片徑為50～1000nm；

所述N摻雜碳層中，N與C的原子比為(0.01～0.2)∶1；

所述N摻雜碳層與所述IrFe納米合金的質量比為(1～4)∶1；

所述IrFe納米合金復合材料的尺寸為50～1000nm。

4.根據權利要求1所述的IrFe納米合金復合材料，其特征在于，所述碳層的結構為多層石墨烯結構；

所述IrFe納米合金含有(111)晶面和(200)晶面；

所述IrFe納米合金復合材料的比表面積為200～1000m²/g；

所述IrFe納米合金復合材料的孔隙率為0.5～2cm³/g。

5.一種IrFe納米合金復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將Fe-MOFs、可溶性銥源和溶劑混合后，得到銥修飾的Fe-MOFs前驅體；

2)在還原氣氛下，將上述步驟得到的銥修飾的Fe-MOFs前驅體進行熱處理后，得到中間體；

3)將上述步驟得到的中間體進行刻蝕后，得到IrFe納米合金復合材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述Fe-MOFs包括鐵-二甲基咪唑、鐵-苯并咪唑和鐵-咪唑中的一種或多種；

所述可溶性銥源包括氯化銥、醋酸銥、硝酸銥、溴化銥和碘化銥中的一種或多種；

所述溶劑包括甲醇、乙醇、乙二醇、正己烷、四氫呋喃和丙酮中的一種或多種；

所述步驟1)具體為：

將Fe-MOFs和溶劑組成的Fe-MOFs溶液，和可溶性銥源水溶液混合后，得到銥修飾的Fe-MOFs前驅體；

所述Fe-MOFs溶液與所述可溶性銥源水溶液的體積比為50∶(0.5～4)。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的壓力為0.5～1.5kPa；

所述熱處理的溫度為500～900℃；

所述熱處理的時間為0.5～4h；

所述刻蝕的刻蝕液包括稀鹽酸、稀硫酸、醋酸、稀硝酸、氫氟酸和氫碘酸中的一種或多種；

所述刻蝕的時間為6～24h；

所述刻蝕后還包括后處理步驟。

8.一種IrFe納米合金復合材料催化劑，其特征在于，包括載體和負載在所述載體上的IrFe納米合金復合材料；

所述IrFe納米合金復合材料為權利要求1～4任意一項所述的IrFe納米合金復合材料或權利要求5～7任意一項所述的制備方法所制備的IrFe納米合金復合材料。

9.根據權利要求8所述的IrFe納米合金復合材料催化劑，其特征在于，所述載體包括碳載體、二氧化硅載體、三氧化二鋁載體、陶瓷載體、分子篩、碳化硅、高嶺土、氟聚合物和石英玻璃中的一種或多種；

所述載體可以為凝膠載體；

所述負載的負載量為0.1～1mg·cm^-2。

10.權利要求1～4任意一項所述的IrFe納米合金復合材料、權利要求5～7任意一項所述的制備方法所制備的IrFe納米合金復合材料或權利要求8～9任意一項所述的IrFe納米合金復合材料催化劑在電化學領域中的應用。