[發明專利]一種鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110058411.6
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112751047A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 黃慧慧;吳愛民;黃昊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/88
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

1.一種鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1:將鐵的氧化物、富含氮碳的氰胺類藥品通過球磨法按照一定的質量比混合均勻得到前驅體粉末；

S2:將混合均勻的前驅體粉末置于熱解裝置中，使樣品在半封閉狀態下于流動惰性氣體氛圍中在不同溫度下分兩步熱解，得到碳化后的黑色粉末；

S3:將黑色粉末樣品進行酸洗純化，真空干燥后即可得到鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，鐵的氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵中的一種；所述富含氮碳的氰胺類藥品為三聚氰胺、雙氰胺、尿素中的一種或兩種以上組合；所述鐵的氧化物、富含氮碳的氰胺類藥品的質量比為1:(1～10)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，采用球磨法混合物料時，球磨機的轉速為100-300rpm/min，研磨時間為30-120min。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，熱解裝置中裝熱解樣品的瓷舟必須帶非密封蓋，保證熱解過程的半封閉氛圍；所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，熱解過程的升溫速度為5-10℃/min，熱解第一階段為350-400℃保溫30min，熱解第二階段為700-900℃保溫1-3h，降至室溫后得到黑色粉末。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述酸洗純化過程采用2-6M鹽酸浸泡黑色粉末樣品2-12h，再利用抽濾裝置進行大量水洗純化；真空干燥過程是在為80℃下對酸洗純化后的樣品干燥0.5-3h最終得到鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑。

7.一種鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑，其特征在于，所述的鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑是由權利要求1-6任一所述的制備方法制得的。

8.采用權利要求1-6任一所述的制備方法制得的鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑的應用，其特征在于，所述的鐵氮共摻雜碳納米管氧還原催化劑應用在燃料電池及金屬-空氣電池領域，用于催化氧還原反應。