[发明专利]从热处理的杂原子胺前体衍生的用于燃料电池应用的非-PGM阴极催化剂

权利要求书

1. 一种制备适用于燃料电池的金属-氮-碳催化剂的方法，所述方法包括：

提供牺牲性模板颗粒；

使一种或多种过渡金属前体和不具有初始催化活性的非卟啉前体沉淀到所述牺牲性模板颗粒上，以产生分散的前体；

使所述分散的前体热解；并且

去除所述牺牲性模板颗粒，以产生高分散、自担载、高表面积电催化材料。

2. 权利要求1的方法，其中所述非卟啉前体与铁形成络合物。

3. 权利要求1的方法，其中所述非卟啉前体为4-氨基安替比林。

4. 权利要求1的方法，其中所述过渡金属前体为铁前体。

5. 权利要求1的方法，其中所述一种或多种过渡金属前体选自Ce、Cr、Cu、Mo、Ni、Ru、Ta、Ti、V、W和Zr的前体。

6. 权利要求1的方法，其中使用所述至少两种不同的金属前体，得到多金属催化剂。

7. 权利要求1的方法，其中其中选择使用所述牺牲性模板颗粒和非卟啉前体，以使所述电催化材料的反应机制向4e-途径转换。

8. 权利要求1的方法，其中所述牺牲性模板颗粒包含至少两个颗粒群，其中每个群具有不同于其它群的平均粒径，得到具有多峰孔分布的电催化材料。

9. 权利要求8的方法，其中所述电催化材料包含具有20-60nm平均直径的孔群和具有100-200nm平均直径的第二孔群。

10. 权利要求9的方法，其中所述牺牲性模板颗粒由二氧化硅形成。

11. 权利要求10的方法，其中每个二氧化硅颗粒群由不同类型的二氧化硅形成。

12. 权利要求11的方法，其中形成每个群中的颗粒的二氧化硅选自HS5、M4、LM130、A90、L90、A200和A380二氧化硅。

13. 权利要求1的方法，所述方法进一步包括：

使所述过渡金属和非卟啉前体与所述牺牲性模板颗粒混合；

使所述混合物雾化，以形成粉末；

收集所述粉末；并且

热处所述理粉末。

14. 一种高度分散的非担载催化材料，所述催化材料基本由以下组成：来自不具有初始催化活性的非卟啉前体的氮和碳和来自用权利要求1的方法制备的经热解金属前体的至少一种过渡金属。

15. 一种高度分散的非负载催化材料，所述催化材料基本由以下组成：来自不具有初始催化活性的非卟啉前体的氮和碳和来自经热解金属前体的至少一种过渡金属。

16. 权利要求15的材料，所述材料进一步包括多峰孔分布。

17. 权利要求16的材料，其中所述材料包含具有20-60nm平均直径的第一孔群和具有100-200nm平均直径的第二孔群。

18. 权利要求16的材料，所述材料进一步包括三峰孔分布，其中所述材料包含具有小于或约等于20nm平均直径的第一孔群、具有约40-60nm平均直径的第二孔群和具有150-200nm平均直径的第三孔群。

19. 权利要求15的材料，所述材料包含多种过渡金属。