[发明专利]碳载非贵金属氧还原复合物催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，其组分包括碳载体、吡咯单体、氧化剂、非贵金属的盐，其中碳载体与吡咯单体的质量比为0.01: 0.99~0.99: 0.01，其中氧化剂为吡咯单体质量的0.01~15倍，其中非贵金属盐在该催化剂组分中所占质量百分比为1%~40%。

2.根据权利要求1所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，该催化剂还包括有机强酸，该有机强酸为吡咯单体质量的1~5倍。

3.根据权利要求2所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述的有机强酸为对甲苯磺酸、甲磺酸和苯磺酸中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述的非贵金属盐为无机盐或有机盐。

5.根据权利要求1或2所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述非贵金属盐选自Fe元素金属盐，或选自过渡金属钴、铈、钨、钒、镍和钼中的至少一种金属盐。

6.根据权利要求5所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述非贵金属盐选自硫酸亚铁、硝酸铁、三氯化铁、铁卟啉、二茂铁、酞菁铁、醋酸铁、硫酸钴、硝酸铈、钨酸钠、钒酸铵、硫酸镍和钼酸胺中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述氧化剂选自H₂O₂、FeCl₃、KMnO₄、次氯酸钠和过硫酸铵中的一种。

8.根据权利要求1所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述非贵金属盐在该催化剂组分中所占质量比为1%~40%。

9.根据权利要求1或2所述的碳载非贵金属氧还原复合物催化剂，其特征在于，所述碳载体选自碳黑、介孔碳、石墨烯、纳米碳纤维、碳纳米微球、碳纳米管和碳纳米笼中的任一种。

10.根据权利要求1所述的一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳载体和吡咯单体均匀分散于溶剂中，加入氧化剂，充分研磨至溶剂完全挥发，然后将混合物置于真空烘箱中干燥；

（2）将上述干燥物取出，加入适量的非贵金属盐和溶剂，充分研磨至溶剂挥发完毕，将混合物放入真空烘箱中干燥，得到复合物的前躯体；

（3）将上述复合物前躯体置于石英舟中，在惰性气氛下焙烧处理，得到最终的碳载非贵金属氧还原复合物。

11.根据权利要求10所述的一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中要加入有机强酸。

12.根据权利要求11所述的一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机强酸为对甲苯磺酸、甲磺酸或苯磺酸中的一种，该酸的质量为1~5倍吡咯单体质量。

13.根据权利要求10或11所述一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中的真空干燥的温度为60 ^oC，真空干燥的时间为60分钟。

14.根据权利要求10或11所述一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中所采用的惰性气氛为N₂，焙烧处理的时间为2小时，焙烧处理的温度为200^oC ~700^oC。

15.根据权利要求14所述一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中焙烧处理的温度为600^oC。

16.权利要求1所述的一种碳载非贵金属氧还原复合物催化剂的应用，其特征在于可应用在能量转换领域，特别是碱性燃料电池领域。