[发明专利]一种基于三维多孔碳负载的Fe单原子催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂，其特征在于，包括无定型掺氮碳层骨架以及负载于所述无定型掺氮碳层骨架上的铁单原子，呈现Fe-N₄配位结构，所述铁单原子催化剂呈现三维多孔形貌。

2.根据权利要求1所述的基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂，其特征在于，铁单原子的含量为4～8wt.％。

3.权利要求1或2所述基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳源、氮源、铁源、盐模板和水混合，进行自组装，得到三维前驱体；

在氩气气氛下，将所述三维前驱体依次进行煅烧和退火，得到基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为葡萄糖；所述氮源为二氰二胺或氨气；所述铁源为柠檬酸铁铵。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述盐模板为氯化钠或氯化铵。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳源、氮源、铁源和盐模板的质量比为0.62:(1～1.5):(0.028～0.056):(8～12)。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述自组装的温度为-35℃～-50℃，时间为10～15h。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为760～780℃，时间为2～3h。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为850～1050℃，时间为0.5～2h。

10.权利要求1或2所述基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂或权利要求3～9任一项所述制备方法制备得到的基于三维多孔碳负载的铁单原子催化剂在电催化氧还原反应中的应用。