[發明專利]一種氮摻雜鐵納米管、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010722928.6
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112007677A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張偉賢;王晶;范建偉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;B01J37/10;B01J37/08;C02F1/461;C02F1/70;C02F101/16
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 陳義

1.一種氮摻雜鐵納米管，其特征在于，FeN活性位點分散封裝于管狀的NC殼層內。

2.根據權利要求1所述的氮摻雜鐵納米管，其特征在于，FeN納米管比表面積不少于1500m²/g，孔體積不小于0.2cm³/g。

3.權利要求1所述的氮摻雜鐵納米管的制備方法，其特征在于，Fe自催化生長了氮摻雜鐵納米管，并將FeN活性位點分散封裝于管狀的NC殼層內，具體步驟如下：

(1)將氮源和碳源置于水中，混合均勻，形成均勻分散體系，在該均勻分散體系中加入重量百分比5-35％的鐵鹽溶液進行水熱反應，其中：氮源：碳源:鐵鹽的摩爾比為(0.4-1.0):(2.2-3.6):(0.4-2.0)，控制水熱反應的溫度為120-160℃，水熱反應時間為6-12h；

(2)將步驟(1)得到的產物先干燥，接著置于管式爐中焙燒，熱解氣氛為氮氣，氣體流速為90-120mL/min，在400-1200℃下熱解1-4h反應，得到FeN納米管。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的干燥的溫度范圍為80-140℃。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，鐵鹽為氯化鐵或硝酸鐵。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，碳源為葡萄糖或羧甲基纖維素。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，氮源為g-C₃N₄。

8.權利要求1所述的氮摻雜鐵納米管在電催化脫氮中的應用，其特征在于：將FeN納米管催化材料、炭黑和聚偏氟乙烯按照(1-4mg):(0.3-0.6mg):(30-70μL)的質量體積比涂布于鎳網制成工作電極，以鉑電極為對電極，甘汞電極為參比電極構成三電極體系；將該三電極體系置于含硝酸鹽的水體中，進行脫氮處理。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：所述的含硝酸鹽的水體中硝酸鹽濃度為0-100mgN/L。

10.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：含硝酸鹽的水體中還含有混合電解質，其中Na₂SO₄的濃度為0.05-0.2mol/L，NaCl的濃度為0.02-0.12mol/L，外加電壓為-1.1-1.8V，脫氮時間為1-20h。