[发明专利]一种铁、钴、氮共掺杂炭催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种铁、钴、氮共掺杂炭催化剂的制备方法，其特征在于，采用铁/钴双金属沸石咪唑酯骨架材料作为前驱体，通过高温热解制备得到铁、钴、氮共掺杂炭催化剂；其中，铁/钴双金属沸石咪唑酯骨架材料是在无氧环境下采用硫酸亚铁、硝酸钴和2-甲基咪唑在溶剂中进行自组装反应制得；包括以下步骤：

（1）将硝酸钴和硫酸亚铁按一定铁/钴摩尔比例加入到溶剂中，在惰性气氛中分散1-5min，搅拌5-10 min；

（2）将2-甲基咪唑加入溶剂中，惰性气氛中分散1-5 min使其均匀；

（3）将（1）与（2）形成的溶液在惰性气氛中搅拌混合均匀后静置，得到蓝红色液体；

（4）将上述溶液抽滤，经甲醇洗涤、干燥得到蓝红色粉末，即为铁/钴双金属沸石咪唑酯骨架材料；

（5）将上述铁/钴双金属沸石咪唑酯骨架材料在惰性气氛中以1-10 ^oCmin^-1 升温至700-1000^oC，保温1-3h，待冷却至室温，研磨后得到铁、钴、氮共掺杂炭催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸亚铁与硝酸钴中的铁/钴摩尔比为：大于等于0.1并且小于0.5，总金属离子与2-甲基咪唑摩尔比为1/16-1/32。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的惰性气氛为氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的搅拌时间为3-5 min；步骤（4）中的干燥温度为80-100^oC，干燥时间为8-10 h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的所述混合顺序为将硝酸钴和硫酸亚铁的混合盐甲醇溶液倒入2-甲基咪唑甲醇溶液中，搅拌和静置温度为30^oC，静置时间为12-20 h，静置环境为氮气或氩气保护。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备得到的催化剂，其中Fe、Co和N元素在催化剂中均匀分布。

7.权利要求6所述的催化剂用于高效催化燃料电池、金属-气电池的阴极氧气还原反应。