[发明专利]一种氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）将聚苯硫醚、二苯甲酮和邻苯二甲酸对二辛酯共混并加热至熔融态，得到铸膜液；然后将铸膜液成膜凝固，再萃取出二苯甲酮，制成微孔聚苯硫醚膜；

使用氧化剂、去离子水和酸混合得到共混液；所述酸为盐酸、磷酸、冰乙酸或硼酸；

（2）将聚苯硫醚膜放入共混液中反应至共混液呈乳液状，然后过滤得到白色粉末状物质，冲洗，烘干；

（3）将步骤2）的产物在氨气气氛下碳化，得到氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂。

2.根据权利要求1所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于铸膜液制成聚苯硫醚膜的工艺是：将铸膜液转移到245℃~280℃的金属平板上，使用金属成膜棒对其成膜化处理，再转移至蒸馏水中凝固，最后浸泡于乙醇中萃取出二苯甲酮，取出，烘干，得到微孔聚苯硫醚膜。

3.根据权利要求1所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，聚苯硫醚、二苯甲酮和邻苯二甲酸对二辛酯的质量比为4~8:8~16:1~4。

4.根据权利要求1所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中，氧化剂、去离子水和酸的质量比为3~6:3~6:0.1~1；所述氧化剂为双氧水、硝酸、高锰酸钾、浓硫酸、次氯酸、高氯酸或次氯酸钠。

5.根据权利要求1所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）是：将聚苯硫醚膜放入共混液中于50℃~100℃下搅拌12~72h至共混液呈乳液状，然后过滤得到白色粉末状物质，冲洗，烘干。

6.根据权利要求1或5所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于步骤2）中，冲洗工艺是使用去离子水冲洗至中性；烘干环境为60~80℃的真空烘箱。

7.根据权利要求1所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法，其特征在于步骤3）是：将步骤2）的产物放入管式炉中，在氨气气氛下800~1100℃碳化1~4h，得到氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂。

8.一种权利要求1-7任一所述氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的制备方法得到的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂。

9.一种权利要求8所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的应用，其特征在于将所述催化剂作为锌空气电池和燃料电池的正极材料。

10.根据权利要求9所述的氮、硫共掺杂碳基氧还原催化剂的应用，其特征在于所述催化剂作为正极材料以1mg/cm²的负载量负载在碳纸上，将锌片作为负极，将6M的KOH溶液作为碱性电解液组装成锌空气电池。