[发明专利]一种氮掺杂碳或铁氮磷共掺杂碳电催化材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种氮掺杂碳或铁氮磷共掺杂碳电催化材料的制备方法，其特点是采用四‑（对溴苯基）卟啉或四‑(对溴苯基)卟啉铁分别与1，3，5‑苯三硼酸三频哪醇酯通过Suzuki‑偶联反应得到三维共价有机聚合物，并以此为前驱物进行高温煅烧后制得氮掺杂碳或铁磷氮共掺杂碳的电催化材料。本发明和现有技术相比具有高效氧还原和氧析出的催化活性和三维网络骨架结构，有效增加催化剂中氮掺杂活性位点的密度，为体系中电荷的转移和传递提供了良好的通道，加速了传质过程的进行，合成方法简单易行，原料廉价易得，突破了电催化剂对贵金属的依赖，为开发具有高效氧还原和氧析出催化活性的催化剂开辟了新的途径。

主权项

1.一种氮掺杂碳或铁氮磷共掺杂碳电催化材料的制备方法，其特征在于该方法采用四 ‑（对溴苯基）卟啉或四‑(对溴苯基)卟啉铁分别与1，3，5‑苯三硼酸三频哪醇酯通过Suzuki‑偶联反应得到三维共价有机聚合物，并以此为前驱物进行高温煅烧后制得氮掺杂碳或铁磷氮共掺杂碳的电催化材料，具体制备按下述步骤进行：包括以下具体步骤：a、四‑(对溴苯基)卟啉的制备将对溴苯甲醛与吡咯按1：0.5～1.5摩尔比混合后溶于50～120ml丙酸中回流反应10小时，反应液悬去丙酸后用乙醇洗涤，抽滤得黑色固体经真空干燥后在60～150ml吡啶中回流反应5h，反应液冷却至室温后在‑4℃温度下静置8～12小时，抽滤产物经丙酮洗涤、真空干燥后得亮紫色固体为四‑(对溴苯基)卟啉，所述回流反应温度为100～130℃；b、四‑(对溴苯基)卟啉铁的制备在氮气保护下，将上述制备的四‑(对溴苯基)卟啉与无水FeCl₃和N，N‑二甲基甲酰胺按1mol：0.5～1.5mol：60～100ml摩尔体积比混合，搅拌后在100～120℃温度下回流反应12小时，反应液冷却至室温后，注入去离子水和乙醇静置8～12小时，抽滤产物并依次用去离子水和乙醇洗涤，经真空干燥后得深棕色固体为四‑(对溴苯基)卟啉铁；c、卟啉共价聚合物和铁卟啉共价聚合物的制备在氮气保护下，将上述制备的四‑(对溴苯基)卟啉或四‑(对溴苯基)卟啉铁分别与1，3，5‑苯三硼酸三频哪醇酯和N，N‑二甲基甲酰胺按1mol：2～4mol：60～100ml摩尔体积比混合，搅拌后加入30ml溶有2～5g Na₂CO₃的水溶液和0.03～0.08g四(三苯基膦)钯催化剂，在100～120℃温度下回流12～36小时进行Suzuki‑偶联反应，反应液冷却至室温后，抽滤产物并依次用去离子水、四氢呋喃、乙醇和丙酮洗涤，经真空干燥后得褐色粉末分别为卟啉共价聚合物或铁卟啉共价聚合物；d、氮掺杂碳和铁氮磷共掺杂碳电催化材料的制备将上述制备的卟啉共价聚合物或铁卟啉共价聚合物分别放入石英管，在600～900℃温度的高纯氮气氛围下保温2～4h进行热解处理，制得氮掺杂碳或铁氮磷共掺杂碳电催化材料。