[发明专利]一种N;S双掺杂碳纳米管包覆FexC催化剂、制备方法及其应用

摘要

本发明提供了一种N,S双掺杂碳纳米管包覆Fe_xC催化剂及制备方法，属于能源材料及电化学领域。以硫脲为C源、N源及S源，FeCl₃·6H₂O为金属源，采用“一步法”在惰性气氛下高温分解制得一种N,S双掺杂碳纳米管包覆Fe_xC催化剂。该催化剂中金属粒子被包覆于N,S双掺杂的碳纳米管中，可有效避免反应过程中金属粒子与电解质溶液的直接接触，有助于材料稳定性的提高。该催化剂不仅在碱性条件下表现出与Pt/C催化剂相当的氧还原催化性能以及更好的稳定性及抗甲醇性能，在酸性条件下也具有氧还原催化性能。与常见的包覆型Fe_xC催化剂相比，该催化剂的制备方法简单，原料易得，有利于规模化生产，具有较高的实用价值。

主权项

一种N,S双掺杂碳纳米管包覆Fe_xC催化剂的制备方法，该N,S双掺杂碳纳米管包覆Fe_xC催化剂为独特的“竹节状”，金属物相Fe、FeC、Fe₂C和/或Fe₃C被包覆于N,S双掺杂的碳纳米管中；步骤如下：1)将FeCl₃·6H₂O溶解于水中得到溶液A，将硫脲溶解于乙醇中得到溶液B，再将溶液A和溶液B混合得到溶液C；其中，硫脲和金属盐的摩尔比为5‑50:1，水和乙醇的体积比为1:5‑80；2)干燥步骤1)所得的溶液C，制得催化剂前体；3)惰性气体保护下煅烧步骤2)中所得催化剂前体，煅烧温度为600‑1100℃，升温速率为3‑10℃min^‑1，煅烧时间为0.5‑6h；4)用酸刻蚀步骤3)中所得产品，将刻蚀后的产品洗涤至中性，干燥，得到目标催化剂；所述的酸的浓度为0.5‑3mol L^‑1，刻蚀温度为30‑90℃，时间为1‑48h。