[发明专利]一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法

权利要求书

1.一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将一定量的含C、N的前驱体放入管式炉中进行碳化，得到前驱体g-C₃N₄；

(2) 将一定的g-C₃N₄超声分散、磁力搅拌溶解在水中；

(3) 向步骤（2）溶液中加入表面活性剂，磁力搅拌；

(4) 向步骤（3）所得的混合物中加入水溶性铁盐，搅拌，干燥，记作产物1；

(5) 产物1放入程序性升温的管式炉中高温碳化，酸洗，水洗，干燥，得到单原子铁分散的氧还原电催化剂；步骤（2）中表面活性剂选自F127；

在步骤（1）中含C、N的前驱体选自尿素、氰胺、双氰胺、三聚氰胺、硫脲、三嗪环化合物；在步骤（1）在管式炉中碳化的升温速率为2-10℃/min，碳化温度500-600℃，碳化保持时间为1-10小时；g-C₃N₄与表面活性剂的质量比例为0.01-100:1；步骤（5）中对管式炉进行升温以前，先通入保护气体，保持时间1-3小时；碳化过程的升温速度为0.5-30℃/min，碳化的温度为500-1200℃,在该温度下保温0.5-8h，自然冷却至室温。

2. 按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中g-C₃N₄与水的用量关系为每0.01-5g 的g-C₃N₄对应的水为10-100ml；步骤（2）中超声搅拌的时间为0.5-10小时。

3.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，加入的铁盐与g-C₃N₄的摩尔比例为0.01-10:1。

4.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中加入铁盐选自硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁。

5.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（5）的碳化温度为800-1000℃。

6.按照权利要求1所述的一种单原子铁分散的氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中选用尿素作为制备g-C₃N₄的前驱体，在氮气保护气下以每分钟3℃升温，在550℃保持2个小时，步骤（2）中每0.3g g-C₃N₄, 加入30ml水超声搅拌2个小时，步骤（3）表面活性剂与g-C₃N₄的质量比例使用1:1，步骤（4）中使用FeCl₃作为铁盐，FeCl₃与g-C₃N₄的摩尔比例为0.1:1；步骤（5）中氮气作为保护气，保持时间2小时，以每分钟2℃的速度上升，在800℃保持2小时；酸洗选用盐酸。

7.按照权利要求1-6任一项制备方法制备得到的单原子铁分散的氧还原电催化剂。