[发明专利]一种非贵金属单原子燃料电池阴极催化剂、其制备和应用

权利要求书

1.一种非贵金属单原子燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将第一共聚单体和第二共聚单体以及过渡金属的金属盐混合，使金属离子分散在配体中，再加入引发剂，使第一共聚单体和第二共聚单体发生共聚反应，反应后得到第一溶液；所述第一共聚单体和第二共聚单体不同；所述第一共聚单体含有的有机官能团为羧基、羟基和氨基中的一种或多种；所述第二共聚单体含有的有机官能团为羧基、羟基和氨基中的一种或多种，所述过渡金属的金属盐为含有金属铁、镍、钴或锰的盐，所述金属盐的阴离子为氯离子、硝酸根、醋酸根或硫酸根；所述第一共聚单体和所述第二共聚单体均含有能与所述金属离子发生络合配位的有机官能团；所述第一共聚单体、第二共聚单体与所述金属离子通过络合配位反应形成共聚物；

(2)将所述第一溶液与含氮前驱体混合后充分反应，反应的温度为30-100℃，反应后蒸干，得到催化剂前驱体；

(3)将所述催化剂前驱体磨碎后在惰性气氛中进行热处理，然后酸洗并干燥后得到所述非贵金属单原子燃料电池阴极催化剂；

步骤（1）中的反应温度与步骤（2）中的反应温度相同。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一共聚单体和第二共聚单体的总质量与所述金属盐的质量比为1:1～50:1；所述第一共聚单体和第二共聚单体的质量比为1:19-19:1。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮前驱体为双氰胺、尿素、氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的时间为12-240h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述惰性气氛为氮气或氩气气氛，所述热处理温度为400℃-1100℃，保温时间为1-12h；升温时间为40min-110min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤：

(4)将步骤(3)得到的催化剂再次进行热处理，以使得在步骤(3)酸洗过程中破坏的碳层在进一步热处理中形成稳定的碳结构，热处理温度为400-1100℃。

7.如权利要求1至6任一所述的制备方法制备得到的非贵金属单原子燃料电池阴极催化剂。

8.如权利要求7所述的催化剂的应用，其特征在于，用作非贵金属单原子燃料电池阴极氧还原催化剂。