[发明专利]高效氧分子还原贱金属催化剂及其制备

权利要求书

1.一种具有以下结构的复合催化剂：

Carrier-(Linker-Ligand-Metal complex)_n 式I

其中，

"-"表示化学键，所述的化学键为共价键或配位键；

Carrier为碳基基质载体；

Ligand为含氮的五元或六元杂环配位基团；

Linker为连接分子，所述的连接分子通过共价键分别与碳基载体和含氮的五元或六元杂环配位基团相连；且所述的Linker具有以下结构：

所述的Metal complex具有以下结构的铁基卟啉：

式中，Ar选自下组：取代或未取代的芳香基、取代或未取代的氮杂环芳香基；

n≥1；

其中所述的取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：C1～C10烷基、C1～C10烷基-氧基、卤素、羟基、羧基(-COOH)、C1～C10烷基-醛基、C1～C10烷基-酰基、C2～C10酯基、氰基、硝基、氨基、苯基；所述的苯基包括未取代的苯基或具有1-3个取代基的取代苯基，所述取代基选自：卤素、C1-C10烷基、氰基、OH、硝基、C1～C10烷基-氧基、氨基。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的Carrier选自下组：单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯。

3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的Carrier为多壁碳纳米管。

4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的Ligand选自下组：咪唑基、吡啶基或多吡啶基。

5.如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(i)提供一如式Ia所示的，表面修饰有连接分子和含氮的五元或六元杂环配位基团的碳基载体，其中所述连接分子Linker通过共价化学键连接于碳基载体Carrier的表面，且所述含氮的五元或六元杂环基团Ligand通过共价化学键与所述连接分子Linker相连；

Carrier-(Linker-Ligand)_m 式Ia

(ii)用取代或未取代的Metal complex与所述的Carrier-(Linker-Ligand)_m进行反应，形成式I所示的化合物；

Carrier-(Linker-Ligand-Metal complex)_n 式I

其中，Carrier、Linker、Ligand、Metal complex、n的定义如权利要求1所述；m≥1，且m与n可相等或不相等。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的式Ia化合物通过包括以下步骤的方法制备：

提供碳基载体Carrier；

用偶联试剂对所述的碳基载体Carrier进行表面修饰，形成表面具有连接分子修饰的碳基载体；

在连接分子上原位形成所述的含氮的五元或六元杂环基团，得到式Ia化合物。

7.如权利要求1-4任一所述的催化剂的用途，其特征在于，作为氧分子还原反应的催化剂。

8.一种氧分子还原催化剂，其特征在于，所述的催化剂中包括如权利要求1-4任一所述的催化剂。

9.一种燃料电池，其特征在于，所述的燃料电池中包括如权利要求1-4任一所述的催化剂。