[发明专利]一种非贵金属氮掺杂MOF双效电催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种超分散非贵金属氮掺杂MOF双效电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将富羟基碳源有机物、富氮有机物加入到表面活性剂分散的溶液中，搅拌混合；使碳氮源有机物在溶液中反应，得到初级前驱体；所述富羟基碳源有机物是单宁酸；所述氮源有机物是尿素和咪唑的组合；所述表面活性剂的分子量范围4300-100000，所述表面活性剂是F127；

2)加入过渡金属溶液，恒温搅拌，与有机前驱体充分鳌合反应，所述过渡金属溶液是FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃、Fe(CH₃COO)₃、ZnCl₂、CuCl₂中的一种或几种；

3)将步骤2)所得物放入高温釜中进行水热晶化，促进晶体缓慢生长；

4)将步骤3)所得物进行离心、洗涤、干燥；

5)将步骤4)所得物进行高温碳化，得到所述催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述反应温度为60-125℃；步骤2)所述反应温度为60-130℃，反应时间为3-8h；步骤3)所述水热晶化温度60-120℃，生长时间12-72h；步骤5)所述高温碳化，温度范围600-950℃，高温碳化时间1-4h，升温速度1-10℃/min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)所述高温碳化过程的保护气氛为N₂、H₂、Ar、He、NH₃中的一种或几种。

4.权利要求1-3任一项所述方法制备的超分散非贵金属氮掺杂MOF双效电催化剂，其特征在于，所述催化剂有均匀分散的超细金属纳米颗粒镶嵌包裹在碳壳中，活化碳层结构；催化剂中有丰富的过渡金属与氮结合的M-N鳌合活性位，在酸性溶液中稳定存在。

5.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中掺杂金属百分比5～25wt.％；碳原子百分比85～95％，表面金属元素原子百分比0.05～5％，N元素原子百分比2～10％，O元素原子百分比3～10％。

6.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂比表面积500～1200m²/g，孔容范围0.2～1.3cm³/g。

7.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂金属组分粒径尺寸0.1～5nm，团簇次级结构尺寸1～15nm。