[发明专利]Fe-N-C/C-SiC催化剂及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种用于氧还原反应的Fe-N-C/C-SiC催化剂及其制备方法。该方法是将一定比例的氨腈与醋酸铁溶于乙醇中，并加入一定量生长有碳层的SiC，在热板上将溶剂蒸干后经高温热解、酸洗、水洗等步骤处理后，得到SiC表面含有氮掺杂竹节状碳包覆的铁粒子催化剂(Fe-N-C/C-SiC)。将Fe-N-C/C-SiC催化剂应用于0.1M KOH或0.1M HClO₄溶液下的氧还原反应，具有优异的ORR活性和稳定性以及较好的抗甲醇性能。

主权项

Fe‑N‑C/C‑SiC催化剂的制备方法，其特征在于，具体如下：1)C‑SiC或N‑C‑SiC的制备：通过CCl₄抽提的方法来制备C‑SiC：将SiC颗粒放入石英反应管中，在Ar气氛下以1‑10℃/min的升温速率程序升温至700‑1000℃，然后将Ar气通过盛有CCl₄液体的容器，通过Ar气将CCl₄携带通入高温炉中与SiC反应1‑5h，然后在纯Ar气下降温，制得的样品为C‑SiC；N‑C‑SiC的制备：与上述制备C‑SiC过程相同，不同之处在于，是在700‑1000℃下，通过Ar气携带CCl₄通入高温炉中的同时向高温炉中通入NH₃，并保证通入高温炉中的CCl₄与NH₃的摩尔比例是1：1；2)后续非贵金属催化剂的制备：步骤1：将氨腈溶于乙醇中，氨腈在乙醇中的质量浓度为0.029g/mL，加热到60‑80℃，加入质量为氨腈1/2‑1/5的醋酸铁，二者在60‑80℃下混匀2‑10h；步骤2：称取1)中所制备的C‑SiC或N‑C‑SiC，加入到上述制备的溶液中，继续在60℃下机械搅拌2‑10h；步骤3：在45‑60℃的热板上将溶剂蒸干；步骤4：将得到的固体粉末置于管式炉中，在Ar气气氛下加热至700‑1000℃，处理1‑3h后停止加热，Ar气吹至室温取出；步骤5：在酸溶液和低于100℃的温度下处理8‑24小时后，过滤水洗，在60℃烘箱中干燥处理，得到Fe‑N‑C/C‑SiC催化剂。