[發明專利]高活性ORR的催化材料N摻雜碳點/CoFe2

在審

• 申請號: 202210948424.5
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115487844A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 劉兆清;呂毅;蔡瑋潔;肖伯昊
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C25B1/04;C25B11/065;C25B11/077;H01M4/90
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 孔令環

本發明涉及ORR催化材料領域，公開了一種高ORR活性的催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄及其合成方法，其包括CoFe₂O₄以及N摻雜碳點，按照重量份數比例，所述CoFe₂O₄包括0.33份Co(NO₃)₂.6H₂O、0.909份Fe(NO₃)₂.9H₂O、60mLH₂O、1.98份檸檬酸鈉、0.6份尿素以及0.525份PAM；N摻雜碳點包括0.84份檸檬酸、0.24份尿素以及30mLH₂O。本發明提供的高活性ORR催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄及其合成方法，利用碳點作為載體提高尖晶石的導電性及穩定性，得到高性能四電子ORR催化材料。

技術領域

本發明涉及ORR催化材料領域，具體為一種高活性ORR催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄及其合成方法。

背景技術

隨著科技的進步和能源的發展。能源危機和環境問題的突出，能源的儲存與轉化技術得到越來越多的關注，如金屬-空氣電池，光電解水，燃料電池等等。電催化氧還原(ORR)是能源轉換技術中十分重要的反應過程，但由于其復雜的多步電子轉移途徑，它呈現出緩慢的動力學，導致更多的能量損失。因此探究高效、廉價的非貴金屬催化劑來替代昂貴的、儲量有限的貴金屬催化劑如商用PtC是很有必要的。

過渡金屬氧化物由其獨特的尖晶石結構、自然豐度、不同的價態和低成本而受到廣泛關注。然而，這些催化劑通常存在本征電子導電性有限、氧還原反應活性中等、循環穩定性較差等缺點。嚴重限制了其在電催化中的實際應用。將過渡金屬氧化物與先進的碳材料相結合，結合各組分的優點和協同效應，被認為是提高其電催化性能的有效而有前途的途徑。碳點是新型的碳納米材料。與傳統的碳基催化劑相比，N摻雜碳點的合成過程簡單，成本低。此外，N摻雜碳點還具有豐富的活性中心。將N摻雜碳點與過渡金屬氧化物相結合，N摻雜碳點優異的物理化學性質也將賦予所合成的催化劑對電催化氧還原的高催化性能，為此我們提出了高活性ORR催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄及其合成方法。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供一種高活性ORR催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄及其合成方法，該ORR催化劑材料的制備方法簡單、環保、成本低，以解決現有技術中ORR催化劑材料存在貴金屬稀缺，催化劑材料比表面積小、穩定性差、催化性能不夠好，及催化劑材料的制備方法復雜、不環保、成本高的技術問題。

(二)技術方案

為實現上述所述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高ORR活性的催化材料N摻雜碳點/CoFe₂O₄，包括CoFe₂O₄以及N摻雜碳點，按照重量份數比例，所述CoFe₂O₄包括0.33份Co(NO₃)₂.6H₂O、0.909份Fe(NO₃)₂.9H₂O、60mLH₂O、1.98份檸檬酸鈉、0.6份尿素以及0.525份PAM；

N摻雜碳點包括0.84份檸檬酸、0.24份尿素以及30mLH₂O。

優選的，所述N摻雜碳點與CoFe₂O₄質量比為10:0.1～5。