[发明专利]铁钴共掺杂碳氮核壳微球材料的制备及其在电催化方面的应用

摘要

本发明公开了铁钴共掺杂碳氮核壳微球材料的制备及应用，本发明用于燃料电池阴极氧还原反应电催化剂。该材料采用Fe₃O₄、苯胺、六水合硝酸钴、2‑甲基咪唑为原料，制备方法是将苯胺通过原位生长聚合在Fe₃O₄微球上以形成核壳微球，使用乙醇和去离子水洗涤之后放入真空干燥箱中进行干燥，之后在上述微球上继续生长ZIF‑67，同样洗涤干燥之后，将微球置于管式炉中进行碳化，碳化之后使用硫酸作为介质进行酸洗，之后继续洗涤并进行干燥。进过这样一系列处理后得到铁钴共掺杂碳氮核壳微球材料。本发明绿色环保，且制备的碳氮核壳微球材料电催化性能良好，在杂原子掺杂碳基氧还原电催化剂领域具有重要的价值与意义。

主权项

1.铁钴共掺杂碳氮核壳微球材料的制备方法，其合成方法如下所述：(1)采用溶剂热法制备Fe3O4微球，温度设定在200℃，反应持续10h，产物经去离子水和乙醇洗涤，然后在真空干燥箱中干燥，得到粒径约为200nm的Fe3O4微球；(2)将上述微球置于硫酸溶液中超声1h，将苯胺单体加入上述溶液，剧烈搅拌1h,加入一定量的硝酸钴溶液，转入冰水浴锅搅拌预冷，然后在上述溶液中逐滴加入APS，并在冰水浴中反应12h，得到PANI@Fe3O4；(3)将PANI@Fe3O4微粒均匀分散在甲醇溶液中，加入一定量的2‑甲基咪唑，充分反应之后，得到的产物使用甲醇和去离子水洗涤之后在真空干燥箱中进行干燥，得到产物ZIF‑67@PANI@Fe3O4；(4)将ZIF‑67@PANI@Fe3O4在管式炉氮气气氛中经过碳化工艺热处理以及酸洗洗去Fe3O4得到钴铁共掺杂核壳碳氮微球材料。