[发明专利]一种Fe基多金属电催化剂及制备和应用

权利要求书

1.一种Fe基多金属电催化剂，其特征在于：以正十二面体碳氮骨架为载体，Zn原子、Fe原子和第三金属原子分别以单原子分散于碳氮骨架载体中；所述第三金属原子为Mn、Ni、Cu中的一种或两种以上；

催化剂中，所述Zn原子的质量百分含量为0.2-2%；所述Fe原子的质量百分含量为0.5-4%；所述第三金属原子的质量百分含量为0.01%-0.3%， N的质量百分数为3-6%，催化剂粒径150-250nm。

2.如权利要求1所述Fe基多金属电催化剂，其特征在于：所述第三金属原子为Cu和/或Ni；所述Zn原子的质量百分含量为0.5-1%；所述Fe原子的质量百分含量为1.8%-2.5%；所述第三金属原子的质量百分含量为0.02%-0.04%， N的质量百分数为4-5%，催化剂粒径180-220nm。

3.一种权利要求1-2任一所述Fe基多金属电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，

1）二甲基咪唑溶于甲醇溶液中，搅拌至澄清为A溶液；

2）硝酸锌、有机铁盐、第三组金属的盐溶于甲醇溶液中，搅拌至完全溶解为B溶液；所述第三组金属为Mn、Ni、Cu中的一种或两种以上；

3）将B溶液与A溶液混合搅拌至生成沉淀后，加热至100-150℃反应4-8小时；

4）离心分离后并用甲醇清洗，真空干燥，得催化剂前体备用；

5）取催化剂前体并在800℃-1100℃条件下进行热解处理后得到Fe基多金属电催化剂。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤（1）中二甲基咪唑在甲醇溶液中的浓度为30g/L-250g/L。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤（5）热解处理时间2-4小时。

6.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：

步骤（3）中B溶液与A溶液体积比2:1-1:2。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述铁盐为乙酰丙酮铁、硝酸铁、硫酸铁、柠檬酸铁铵一种或两种以上；所述第三金属盐为乙酰丙酮盐、硝酸盐、硫酸盐一种或两种以上。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤3）所述搅拌时间为1-5小时；步骤4）所述干燥温度为60-80℃。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中二甲基咪唑在甲醇溶液中的浓度为60g/L-100g/L。

10.一种权利要求1-2任一所述Fe基多金属电催化剂的应用，其特征在于：作为氧还原电催化剂用于二次金属空气燃料电池或直接甲醇燃料电池或质子交换膜燃料电池中。