[發(fā)明專利]一種Fe3

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010621367.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN111710880A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周華模
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周華模
• 主分類號(hào): H01M4/90
• 分類號(hào): H01M4/90;B01J27/24;B01J35/00;B01J35/10;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g?C₃N₄的氧還原催化劑，以硝酸銅、尿素為原料，得到Cu摻雜g?C₃N₄，Cu配位摻雜打亂氫鍵產(chǎn)生，抑制g?C₃N₄納米片疊加，增大比表面積，Cu配位摻雜增強(qiáng)g?C₃N₄的電流強(qiáng)度，加快電子傳輸，增加g?C₃N₄導(dǎo)電性，在氯化鐵的催化作用下，雙氰胺碳化分解為氮摻雜碳納米管，同時(shí)部分鐵離子與碳反應(yīng)生成Fe₃C，并被包裹在碳納米管內(nèi)部，F(xiàn)e₃C納米線負(fù)載到碳納米管上，使得碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，復(fù)合材料具有大量介孔結(jié)構(gòu)、均勻分散的Fe₃C納米線、超高的比表面積、更正的起始電位，使得Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g?C₃N₄的氧還原催化劑具有優(yōu)異的電催化氧還原活性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g-C₃N₄的氧還原催化劑及其制法。

背景技術(shù)

燃料電池是最具有前景的可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)系統(tǒng)，具有無污染、低成本、能量轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛的關(guān)注，然而，因?yàn)殛帢O氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢，使得其應(yīng)用受到了限制，因此，開發(fā)出一種高效的氧還原催化劑加快氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是非常重要的。

目前，鉑及其合金是應(yīng)用效果最好的氧還原催化劑，但是鉑的催化活性無法長(zhǎng)期維持，尤其是在酸性溶液中，此外，鉑為貴金屬，具有昂貴的價(jià)格，限制其應(yīng)用。

鐵和氮共摻雜碳納米管材料是首先被發(fā)現(xiàn)的氧還原催化劑，且為非貴金屬物質(zhì)，這些材料的獲得可以通過分解含有鐵和氮的前驅(qū)體得到，另一方面，碳化鐵具有對(duì)氧還原反應(yīng)的電催化作用，雖然這種過渡金屬摻雜的碳材料具有非常大的應(yīng)用潛力，但是在熱解過程中容易發(fā)生團(tuán)聚，使得比表面積減小，導(dǎo)致催化性能差，石墨相氮化碳有著良好的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒、無污染，但是其導(dǎo)電性較差，因此，我們采用Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g-C₃N₄的方式來解決上述問題。

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g-C₃N₄的氧還原催化劑及其制法，解決了Fe₃C氧還原催化活性不高的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g-C₃N₄的氧還原催化劑，所述Fe₃C負(fù)載Cu摻雜g-C₃N₄的氧還原催化劑制備方法如下：

(1)向燒杯中加入去離子水、硝酸銅、尿素，置于磁力水浴裝置中，攪拌2-4h使其分散均勻，再加熱至50-70℃，攪拌至混合液形成粘稠樣品，將粘稠樣品置于馬弗爐中，在520-560℃下熱聚合1-3h，冷卻，得到Cu摻雜g-C₃N₄；

(2)向燒杯中加入去離子水、雙氰胺、氯化鐵、氯化鋅，機(jī)械攪拌2-4h，將混合液置于坩堝中放入氣氛管式爐，在氮?dú)鈿夥障隆?40-480℃預(yù)碳化30-90min，再置于750-850℃下碳化2-4h，冷卻，將得到的產(chǎn)物置于1-2mol/L的鹽酸溶液中6-8h，過濾并干燥，得到Fe₃C負(fù)載氮摻雜碳納米管；