[发明专利]一种高活性的氧还原催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氧还原催化剂，其特征在于，包括具有孔隙、结构疏松的氧化石墨，所述氧化石墨含掺杂物；所述掺杂物为含氮物质和过渡金属；所述含氮物质为含氮有机物和含氨无机化合物；所述含氮有机物为聚苯胺、尿素、三聚氰胺或邻苯二胺中至少一种；所述含氨无机化合物为氨水、氯化铵、碳酸氢铵中的至少一种；所述过渡金属为Fe、Co、Mn或Ni中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的氧还原催化剂，其特征在于，所述氧还原催化剂的粒径为5-30μm，比表面积为400-1200m²·g^-1，起始电位为0.81-1.10V vs.RHE，半波电位为0.60-0.91Vvs.RHE，极限电流密度为5.10-7.20mA·cm^-2。

3.权利要求1-2任一项所述的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从废旧电池中回收石墨渣，将石墨渣球磨过筛，并在酸液中超声，得到氧化石墨渣；

(2)将所述氧化石墨渣、过渡金属盐、含氮物质在酸溶液中搅拌，得到催化剂前体悬浮液；

(3)将所述催化剂前体悬浮液冷冻干燥，得到催化剂前体；

(4)将所述催化剂前体进行碳化处理，即得所述氧还原催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述球磨的转速为100-500rpm，球磨的时间为1-12h；步骤(1)中，所述超声的功率为100-600W，超声的时间为0.5-6h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸液为浓硝酸、浓盐酸、浓硫酸中的一种；所述酸液的质量浓度为75-100％。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述过渡金属盐为过渡金属Fe、Co、Mn、Ni的硫酸盐、氯化盐、硝酸盐或醋酸盐中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含氮有机物为聚苯胺、尿素、三聚氰胺或邻苯二胺中的至少一种；步骤(2)中，所述含氨无机化合物为氨水、氯化铵或碳酸氢铵中的至少一种。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸溶液为硫酸、盐酸或硝酸中的一种，所述酸溶液的浓度为0.5-3mol/L。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述碳化的处理气氛为氮气、氩气或氨气中的一种，碳化的温度为600℃-1100℃，碳化的处理时间为1-5h。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的氧还原催化剂。