[发明专利]一种氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂的制备方法，包括：

(1)将含氮高聚物[聚季铵化(双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲PQ-2，粒径为500nm二氧化硅粉末和过渡金属盐FeSO₄用1摩尔每升的盐酸分别配置成质量分数分别为5％的PQ-2溶液、10％的SiO₂溶液和40％的FeSO₄溶液，称取34.38g 40％的FeSO₄溶液、125g 5％的PQ-2溶液和50g 10％的SiO₂溶液在搅拌条件下直接混合均匀，后于85℃烘箱内干燥过夜，并研成粉末，得催化剂前驱体；

(2)将上述前驱体置于石英舟中，在N₂气氛保护下以10℃/min升温速率升高至800℃条件下焙烧还原处理90min，得到碳化后的催化剂中间体；

(3)将碳化后的催化剂中间体用过量的质量分数为12％的NaOH溶液在60℃下碱洗48h，抽滤、去离子水清洗后干燥，得一次氮/Fe共掺杂多级孔碳材料；

(4)将上述一次氮/Fe共掺杂多级孔碳材料用过量的浓度为0.5M的硫酸于85℃下酸洗处理10h，抽滤、去离子清洗后干燥，并再次在惰性气体气氛保护下升温至800℃焙烧还原处理90min，得到氮/Fe共掺杂多级孔碳氧还原催化剂N-Fe-HPC。

2.根据权利要求1所述的氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，得到的氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂应用于制备金属空气电池的空气电极。

3.根据权利要求2所述的氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属空气电池为锌-空电池、铝-空电池或镁-空电池。

4.根据权利要求2所述的氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述空气电极的制备方法包括：将异丙醇和Nafion溶液按照体积比5:1～3:1得到混合溶液，将氮/过渡金属共掺杂多级孔碳氧还原催化剂分散到混合溶液中，超声，喷涂在气体扩散电极上，干燥，得到空气电极。