[發明專利]一種氮摻雜硫化亞鐵氧還原催化劑材料及其制備應用

有效

• 申請號: 201910768282.2
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN112421060B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 元瑤;陳劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88;B01J27/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種電催化氧還原催化劑材料的制備方法，其特征在于：其催化活性成分為氮摻雜硫化亞鐵N-FeS催化劑，所述N-FeS催化劑中摻入的氮原子含量為0.5~10 wt %；

所述的電催化氧還原催化劑材料的制備方法包括以下步驟：

1）將二乙基二硫代氨基甲酸鈉與氯化亞鐵溶解在去離子水中，迅速反應生成二乙基二硫代氨基甲酸鐵(II)黑色沉淀物；

2）將步驟1）中的反應溶液于室溫下攪拌1小時以上使其充分反應，反應后過濾、洗滌、干燥，得到黑色前驅體粉末；

3）將步驟2）得到的黑色前驅體粉末，在惰性氣氛中300~1000℃煅燒2小時，自然降溫后，即得到FeS催化劑，該催化劑具有花狀微球形貌；花狀微球是由片狀FeS組成，片層厚度為 80~120nm，花狀微球的直徑為 0.8~1.2μm；

4）將步驟3）得到的FeS催化劑重新置于氨氣氣氛下300~600℃煅燒1小時，即得到N-FeS催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述電催化氧還原催化劑材料，其催化活性成分為氮摻雜FeS及其復合材料中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述FeS為六方晶體結構a=b=5.9680?，c=11.7400?，α=β=90o，γ=120o。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述N-FeS催化劑中摻入的氮原子含量為4~6wt %。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述N-FeS催化劑中摻入的氮原子含量為5wt %。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：二乙基二硫代氨基甲酸鈉與氯化亞鐵的摩爾投料比為1~10。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述惰性氣氛為高純氮氣和/或高純氬氣。

8.一種權利要求1-7任一所述制備方法制備得到的電催化氧還原催化劑材料。

9.一種權利要求8所述催化劑材料在電催化氧還原反應中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：其用于包括燃料電池或金屬-空氣電池在內的所有包含氧還原反應的催化過程或裝置中。