[發明專利]一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 202110868373.0
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113809340B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 詹云鳳;黃存斌;張澤鴻;吳金曉;溫嘉鋒;區芷君;黃玥潼;唐秀鳳;關雄聰
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/86
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

1. 一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1）、碳/氮前驅體與過渡金屬前驅體的絡合

將無水1,10-鄰菲羅啉溶解在無水乙醇中，超聲使其完全溶解，隨后加入過渡金屬鹽，超聲處理，得到均勻分散的Phen-M溶液，其中，所述的無水1,10-鄰菲羅啉和過渡金屬鹽的摩爾比為1:1~10:1；

S2）、往步驟S1）的前驅體溶液中加入第一模板劑，超聲處理使其均勻分散，隨后加入第二模板劑，再次超聲處理，將得到的前驅體混合液在70°C下攪拌直至蒸發除去乙醇，真空60°C干燥后將得到的前驅體研磨成粉末；

其中，所述的第一模板劑和第二模板劑的質量比為1:1~20:1；

且所述的第一模板劑為納米氧化鎂顆粒，其尺寸為20~50nm；所述的第二模板劑為熔融鹽ZnCl₂；

S3）、將步驟S2）制備的前驅體粉末放入石英舟，在惰性氣體氛圍下進行高溫熱處理，待快速降溫后所得產物經研磨后進行酸洗處理并離心清洗、干燥，所得粉末再經研磨后放入石英舟，在氨氣氛圍下在管式爐中進行二次熱處理，待快速降溫得到M-N-C催化劑產物；

其中，所述的二次熱處理中的第一次熱處理的溫度為600~1000°C，保溫時間為1~5h，升溫速率為2~10°C/min；

第二次熱處理的溫度為850~1050°C，保溫時間為0.5~2h，升溫速率為2~10°C/min。

2.根據權利要求1所述的一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟S1）中，所述的過渡金屬鹽為含有金屬鐵、鎳、鈷或錳的鹽，所述過渡金屬鹽的陰離子為氯離子、硝酸根、醋酸根或硫酸根。

3.根據權利要求1所述的一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟S1）和步驟S2）中，所述超聲處理的時間為10~30min。

4.根據權利要求1所述的一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟S3）中，所述的快速降溫的速率為20~30°C/min。

5.根據權利要求1所述的一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟S3）中，所述酸洗的條件為將第一次熱處理的產物置入200~500mL的0.5M的HCl或HNO₃或H₂SO₄中常溫攪拌2h，離心收集，再置于0.5MH₂SO₄中加熱至60~80°C，持續攪拌6~12h。

6.根據權利要求1所述的一種高效穩定的多孔M-N-C催化劑的制備方法，其特征在于：步驟S3）中，所述的離心清洗、干燥的條件為離心轉速8000~12000rpm，得到沉淀物后加入去離子水搖晃，再重復離心，該步驟重復3次直至中性，最后將沉淀物放入真空干燥箱中50~70°C干燥12~24h。