申请/专利权人：中国科学院理化技术研究所

申请日：2021-01-25

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114792815B

主分类号：H01M4/90

分类号：H01M4/90;H01M12/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.08.12#实质审查的生效;2022.07.26#公开

摘要：本发明公开一种用于电催化氧还原到水的单原子铁催化剂，所述催化剂的结构中包含碳载体，以及负载在所述碳载体上的单原子铁；其中，所述单原子铁在碳载体上呈现原子级分散；所述碳载体富含介孔，且其为由金属有机框架材料MIL‑101衍生得到的碳材料。该催化剂在电催化氧气还原到水的反应中均表现出优异的催化性能。本发明还公开了该单原子铁催化剂的制备方法和应用。将其用做锌空气电池的空气电极时，该电池具备功率密度高和能量密度高等优势，在储能器件中具有广阔的应用前景。

主权项：1.一种用于电催化氧还原到水的单原子铁催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构中包含碳载体，以及负载在所述碳载体上的单原子铁；其中，所述单原子铁在碳载体的表面和内部呈现原子级分散；所述碳载体富含介孔，其为由金属有机框架材料MIL-101衍生得到的碳材料；所述单原子铁催化剂中，单原子铁的负载量为0.5-1.5wt%；所述碳载体的制备包括如下步骤：将金属有机框架材料MIL-101在氮气气氛中以1~10℃·min-1升温速率升温到800~1100℃，保持1-8h，完毕后自然降温到室温，再经酸洗，即可获得孔结构可调的所述碳载体；所述MIL-101的制备包括如下步骤：将铝盐溶于有机溶剂中，混合均匀后，加入二-氨基对苯二甲酸，混合均匀，得混合液；将该混合液在130℃温度下进行水热反应，得黄色沉淀，经洗涤后，再真空干燥，得所述MIL-101；所述单原子铁催化剂按照如下步骤制备得到：提供铁盐与配体形成的络合物；将所述络合物与碳载体在去离子水中混合均匀，得分散液，经冷冻干燥，得粗产物；将所述粗产物在氮气气氛中进行高温煅烧，再自然冷却至室温，得所述单原子铁催化剂；所述铁盐与配体的摩尔比为1:3-1:8；所述络合物的制备包括如下步骤：将配体溶于溶剂中，再加入铁盐，使两者混合均匀，形成络合物溶液；所述配体为含氮配体；所述含氮配体选自邻菲罗啉、单氰胺或三聚氰胺中的一种或几种；所述分散液中，碳载体的质量浓度为10-60mg·mL-1；所述高温煅烧的条件为：以5~20℃·min-1升温速率升温到700~1000℃，保持1~5h。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院理化技术研究所 一种用于电催化氧还原到水的单原子铁催化剂及其制备方法和应用

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