[发明专利]双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂及其制备方法及应用

权利要求书

1.一种双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂，其特征在于，该催化剂由铁镍配合物/三聚硫氰酸混合物热解处理后得到；所述的铁镍配合物/三聚硫氰酸混合物是由含有长链烷基的双邻菲罗啉并咪唑类配体与铁盐、镍盐在低级醇中进行配位生成铁镍配合物，再将其与三聚硫氰酸混合得到；长链烷基的碳原子数为5-9个。

2.根据权利要求1所述双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂，其特征在于，所述的含有长链烷基的双邻菲罗啉并咪唑类配体的结构式为：

其中，R为(CH₂)n CH₃,n为4～8的整数。

3.根据权利要求1所述双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂，其特征在于，所述的铁盐为能溶解在低级醇中的铁盐；所述的镍盐为能溶解在低级醇中的镍盐。

4.根据权利要求3所述双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂，其特征在于，所述的铁盐为九水合硝酸铁、六水合三氯化铁、硝酸铁和三氯化铁中的一种；所述的镍盐为六水合硝酸镍、硝酸镍、醋酸镍和四水合醋酸镍中的一种。

5.根据权利要求1所述双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂，其特征在于，所述的低级醇为甲醇或乙醇；双邻菲罗啉并咪唑类配体、铁盐、镍盐的摩尔比为1:0.2～0.35:0.2～0.35；三聚硫氰酸用量为双邻菲罗啉并咪唑类配体质量的10～20倍。

6.根据权利要求1所述的双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将双邻菲罗啉并咪唑类配体溶于低级醇中，再将溶于低级醇中的铁盐和镍盐混合溶液滴入双邻菲罗啉并咪唑类配体的低级醇溶液中进行配位反应，生成铁镍配合物，然后加入三聚硫氰酸进行混合，得到铁镍配合物/三聚硫氰酸混合物；

2)将所得铁镍配合物/三聚硫氰酸混合物在保护性气体氛围下经过热解处理后得到双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂。

7.根据权利要求6所述的双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂的制备方法，其特征在于：所述的溶于低级醇中的铁盐和镍盐的低级醇质量为铁盐和镍盐总质量的30～70倍；所述的双邻菲罗啉并咪唑类配体溶于低级醇中的低级醇质量为双邻菲罗啉并咪唑类配体的80～120倍；铁盐与镍盐的摩尔比为1:0.8～1.2；

所述的配位反应的温度为40～70℃，反应时间为1～3小时；

所述的加入三聚硫氰酸进行混合是在40～70℃下搅拌进行，混合时间为1～5小时；

所述的加入三聚硫氰酸进行混合后还包括旋转蒸馏除去溶剂，对所得固体进行研磨。

8.根据权利要求6所述的双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂的制备方法，其特征在于：所述的热解处理是先在保护性气体氛围下升温至500～700℃保温2～4小时；然后升温至900～1100℃保温2～4小时；所述的保护性气体为氮气或氩气；所述的热解处理在真空管式炉中进行。

9.根据权利要求6所述的双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂的制备方法，其特征在于：所述的双邻菲罗啉并咪唑类配体是由2,2-对亚苯基(咪唑并[4,5-f][1,10])菲罗啉与溴代烷烃反应而得；所述溴代烷烃为溴代正戊烷、溴代正己烷、溴代正庚烷、溴代正辛烷和溴代正壬烷中的一种；所述2,2-对亚苯基(咪唑并[4,5-f][1,10])菲罗啉的结构式为：

10.如权利要求1-5中任一项所述的双邻菲罗啉并咪唑基多元素共掺杂碳锌空气电池催化剂在作为锌空气电池的氧还原和氧析出催化剂的应用。