[發(fā)明專利]單原子鐵摻雜的氮碳材料及其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114808018A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 呂宏虹;馬春路;李思元;沈伯雄
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: C25B11/091
• 分類號: C25B11/091;C25B1/23;C01B32/05
• 代理公司: 天津市君硯知識產權代理有限公司 12239
• 代理人: 高文迪

1.一種單原子鐵摻雜的氮碳材料的制備方法，其特征在于，包括：將鐵鹽、生物炭和水混合，于10～105℃干燥至形成固體，在惰性氣體或者氮氣環(huán)境下，將所述固體升溫至300～650℃并于該溫度保持1～3h，再升溫至900～1100℃并于該溫度保持1～2h，冷卻至室溫，得到氮碳材料，其中，按質量份數(shù)計，鐵鹽中的鐵、生物炭和水的比為(0.001～0.01)：1：15。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，將所述固體升溫至300～650℃的升溫速率為2～10℃/min。

3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，升溫至900～1100℃的升溫速率為2～15℃/min。

4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，按質量份數(shù)計，鐵鹽中的鐵、生物炭和水的比為(0.002～0.009)：1：15，優(yōu)選為(0.003～0.008)：1：15，更優(yōu)選為(0.004～0.006)：1：15。

5.如權利要求1～4中任意一項所述制備方法獲得的氮碳材料。

6.如權利要求5所述氮碳材料作為催化劑在提高電催化還原CO₂的CO法拉第效率中的應用。

7.根據(jù)權利要求6所述的應用，其特征在于，CO法拉第效率最高為93％。

8.根據(jù)權利要求6所述的應用，其特征在于，氮碳材料作為催化劑電催化還原CO₂的方法為：將5～7質量份數(shù)的催化劑、190～210體積份數(shù)的去離子水、360～380體積份數(shù)的無水乙醇和20～40體積份數(shù)的5％Nafion溶液混合均勻，得到溶液，將溶液滴加在碳布表面，干燥后作為工作電極，將工作電極、參比電極和對電極放入電解液中進行電解，過電位為-0.3V～-1.1V，電解液為水和KHCO₃的混合物，電解液中KHCO₃的濃度為0.1～0.3M，體積份數(shù)的單位為μL，質量份數(shù)的單位為mg。

9.根據(jù)權利要求8所述的應用，其特征在于，過電位為-0.4V～-0.8V，優(yōu)選為-0.5V～-0.7V。

10.根據(jù)權利要求8或9所述的應用，其特征在于，電解液中KHCO₃的濃度為0.1～0.15M。