[发明专利]一种吡啶氮和Fe-N2

权利要求书

1.一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）准备基底，将基底经强氧化性酸溶液刻蚀后，投入到过渡金属盐的酒精溶液中进行浸渍，随后进行化学气相沉积，得到碳纳米纤维；

（2）将步骤（1）的碳纳米纤维经强腐蚀性酸溶液浸渍后，依次进行升温、保温和降温，得到吡啶氮掺杂的碳纳米纤维；

（3）将步骤（2）的吡啶氮掺杂的碳纳米纤维经铁盐的酒精溶液浸渍后，在保护气氛下依次进行升温、保温和降温，随后投入稀强酸溶液浸渍，即得吡啶氮和Fe-N₂共掺杂的碳纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的基底为碳材料基底；所述强氧化性酸溶液为硝酸溶液，浓度为0.1~9M；所述过渡金属盐为硝酸镍、硝酸铁和硝酸钴中的任一种，过渡金属盐在酒精溶液中的浓度为0.1~18wt.%。

3.根据权利要求2所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中化学气相沉积的具体操作为：将浸渍结束的基底在保护气氛下加热至450~650℃，通入氢气保温，再继续加热至450~850℃，然后通入碳源气体保温，最后降至室温。

4.根据权利要求3所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述保护气氛为氮气或氩气，流量为0.1~6 L·min^-1；所述氢气的流量为0.1~6 L·min^-1；所述碳源气体为丙烯、乙烯和甲烷中的任一种，流量为0.1~4 L·min^-1。

5.根据权利要求4所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的强腐蚀性酸溶液为氢氟酸，浓度为10~22 mol·L^-1；所述浸渍的时间为0.1~3h；所述升温为在保护气氛下加热至400~700℃；所述保温为在氨气气氛下保温0.1~8h。

6.根据权利要求5所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述保护气氛为氮气或氩气，流量为0.1~6 L·min^-1；所述氨气的流量为0.1~4 L·min^-1。

7.根据权利要求6所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中铁盐为硝酸铁或氯化铁，硝酸铁或氯化铁在酒精溶液中的浓度为0.1~10wt.%；所述保护气氛为氮气或氩气，流量为0.1~6 L·min^-1。

8.根据权利要求7所述的一种吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中升温为加热至400~700℃；所述保温的时间为0.1~5h；所述稀强酸溶液为稀盐酸或稀硝酸，浓度为0.1~10wt.%。

9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维。

10.权利要求9所述的吡啶氮和Fe-N₂共掺杂碳纳米纤维在燃料电池氧还原催化剂中的应用。