[发明专利]一种调节碳-氮基单原子铁催化剂中的氮含量的方法

权利要求书

1.一种调节碳-氮基单原子铁催化剂中的氮含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选用不同的含氮有机小分子作为C/N源，铁盐为Fe源，将所述含氮有机小分子和所述铁盐分散在有机溶剂中，搅拌使其反应，反应结束后除去溶剂后烘干，得到混合物；

(2)将步骤(1)中得到的混合物在氮气气氛下进行第一次高温热解，高温热解的温度为700-1000℃，时间为2-4h，得到黑色固体；

(3)将步骤(2)中得到的黑色固体进行酸化、离心、洗涤、干燥，得到固体；

(4)将步骤(3)中得到的固体产物进行第二次高温热解，高温热解的温度为700-1000℃，时间为2-4h，即得碳-氮基单原子铁催化剂；

所述含氮有机小分子为甲基吡啶、2-苯并咪唑基乙腈、N-甲基咪唑或2-氨基嘧啶；

当所述含氮有机小分子为甲基吡啶时，得到的碳-氮基单原子铁催化剂的氮含量为0.5-0.7％；

当所述含氮有机小分子为2-苯并咪唑基乙腈时，得到的碳-氮基单原子铁催化剂的氮含量为0.75-0.9％；

当所述含氮有机小分子为N-甲基咪唑时，得到的碳-氮基单原子铁催化剂的氮含量为0.95-1.3％；

当所述含氮有机小分子为2-氨基嘧啶时，得到的碳-氮基单原子铁催化剂的氮含量为1.4-1.6％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铁盐选自为六水合氯化铁、九水合硝酸铁或硫酸铁中的一种或多种，所述的含氮有机小分子与铁盐的摩尔比为13～2：1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂选自乙醇、丙酮或氯仿中的一种或多种，所述铁盐在溶剂中的浓度为2-5mol/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的温度为20-25℃，所述反应的时间为12-24h，所述烘干为真空条件下，80-100℃下，烘干2-4h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸化为在浓度为2-6mol/L的硫酸或盐酸水溶液中加热回流12-24h，所述黑色固体中铁原子和所述酸摩尔比为1:80～160。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥为真空条件下，80-100℃下，烘干2-4h。

7.通过权利要求1～6任一所述的方法制备得到碳-氮基单原子铁催化剂。

8.根据权利要求7所述的碳-氮基单原子铁催化剂，其特征在于，所述的催化剂中碳原子、氮原子和铁原子的质量分数含量比为：90.0～99.3：0.5～2.0：0.1～1.0。