[发明专利]用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法在审
| 申请号： | 202310044107.5 | 申请日： | 2023-01-29 |
| 公开（公告）号： | CN115799540A | 公开（公告）日： | 2023-03-14 |
| 发明（设计）人： | 沈梦霞;刘俊;王倩玉;杨浩;刘箐箐;齐佳乐;徐鑫玉;孙姣姣;梁婵娟;段超 | 申请（专利权）人： | 陕西科技大学 |
| 主分类号： | H01M4/90 | 分类号： | H01M4/90;H01M12/06 |
| 代理公司： | 西安智大知识产权代理事务所 61215 | 代理人： | 王晶 |
| 地址： | 710021 陕西省*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 用于 空气 电池 多孔 微米 锚定 原子 阴极 催化剂 制备 方法 | ||
1.用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤1：将金属与氮源通过一锅法制得Fe/Zn-Ad CSS前驱体；
步骤2：将步骤1所得前驱体在惰性气体环境升温至900～1000℃并保温1～3小时，即得FeSA/N-PSCS催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的金属为六水合硝酸锌和醋酸亚铁。
3.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的氮源为氮含量为51.8％的腺嘌呤生物分子。
4.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的Fe/Zn-Ad CSS前驱体经下述步骤制备获得：
a)将六水合硝酸锌和醋酸亚铁按照一定比例溶解于DMF中，获得溶液A，备用；
b)在140℃下，将腺嘌呤溶于DMF中，形成透明的溶液B；
c)将溶液A倒入溶液B中混合搅拌反应2～6小时，待其冷却至室温，然后洗涤、干燥、即得。
5.根据权利要求4所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，上述制备Fe/Zn-Ad CSS前驱体过程中，六水合硝酸锌和醋酸亚铁的摩尔比为1:0.001～0.05。
6.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的金属与氮源的摩尔比为1:1～3。
7.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的惰性气体为氩气。
8.根据权利要求1所述的用于锌-空气电池的富氮多孔亚微米碳球锚定铁单原子阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的升温速度为3～5℃/min。
9.根据权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的FeSA/N-PSCS催化剂，其特征在于，所述FeSA/N-PSCS催化剂用于锌-空气电池。
10.根据权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的FeSA/N-PSCS催化剂，其特征在于，Fe/Zn-Ad CSS前驱体为大小均一的微球，高温碳化后所得催化剂为大小均一，具有多级孔结构的亚微米球，并且Fe以单原子形式分在在亚微米球上，同时，根据能量色散X射线光谱，FeSA/N-PSCS中的氮原子负载量为14.81at.％，在0.1M KOH中催化剂表现出优异的ORR性能，将其应用于锌-空气电池，其功率密度优于基于贵金属组装的锌-空气电池。
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