[发明专利]一种基于金属大环化合物的生物仿生氧还原电催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于金属大环化合物的生物仿生氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

将碳材料均匀分散于溶液中，其中，碳材料在溶液中的浓度为0.1～100mg/ml，再加入氮杂环功能化芳香稠环化合物，控制氮杂环功能化芳香稠环化合物在溶液中的浓度为0.1～100mg/ml；在-20～30℃条件下，超声处理0.1-5h，搅拌2～48h抽滤，洗涤至滤液无色，将产品烘干，得到芳香稠环化合物吸附碳中间产物；将所得中间产物分散于溶液中，在惰性气体氮气或氩气条件下，加入金属大环化合物，于25～100℃条件下搅拌1～48h，过滤洗涤至滤液无色，烘干，即得到基于金属大环化合物的生物仿生氧还原电催化剂；

所述的金属大环化合物与氮杂环功能化芳香稠环化合物之间通过配位键相连；

所述的氮杂环功能化芳香稠环化合物和碳材料的质量比大于0.01:1；

所述的金属大环化合物与氮杂环功能化芳香稠环化合物的物质量比大于0.1:1；

所述的氮杂环功能化芳香稠环化合物如结构式A-F，其中n＝0～10；

单取代情况，取代基取代芘基或蒽基上位置在结构式中1、2、3号碳；其中，结构式A、B、D、E中的咪唑基团结构式如结构式中的链接方式；C和F中吡啶的取代位置为相对于吡啶“N”的邻位、间位或对位；

多取代情况，芘基或蒽基上的1-10号碳都可被含有咪唑、吡啶或两者混合物的官能团所取代，取代基数量≥2；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的金属大环化合物为金属四苯基卟啉、四甲氧基苯基卟啉、四(4-羧基苯基)卟啉、血晶素、2,6-二氟四苯基卟啉、金属酞菁中的一种或两种以上的混合物，其中，所述的金属为铁或钴。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的碳材料为碳黑、活性碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的碳材料为碳黑、活性碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的制备方法，其特征在于，所述的溶液为甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、环己烷、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合物。

6.用权利要求1-5任一所述的制备方法得到的基于金属大环化合物的生物仿生氧还原电催化剂应用于质子交换膜燃料电池。