[发明专利]制备吡啶型或吡咯型铁-氮位点催化剂的方法及其产品和用途

权利要求书

1.一种制备吡啶型或吡咯型铁-氮位点催化剂的方法，所述方法包括：

A)将可溶性铁盐、含氮聚合物单体、导电碳载体和无机酸水溶液混合并分散，得到悬浮液；

B)向所得的悬浮液中加入聚合引发剂以在搅拌下进行聚合，并在所述聚合完成后通过分离、干燥并研磨，得到铁掺杂的含氮聚合物前驱体粉末；

C)将所得的前驱体粉末在惰性气氛或氨气气氛下进行煅烧，之后进行酸洗并烘干，从而得到所需的催化剂，

其中，所述可溶性铁盐与所述含氮聚合物单体的质量比为1:0.5～6；所述导电碳载体与所述含氮聚合物单体的质量比为1:0.5～6；所述可溶性铁盐与所述无机酸水溶液的质量比为1:50～200；所述可溶性铁盐与所述聚合引发剂的质量比为1:0.5～4。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述可溶性铁盐选自氯化铁、醋酸铁、硝酸铁、氯化亚铁、醋酸亚铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁和柠檬酸铁中的一种或多种；

所述含氮聚合物单体选自苯胺、吡咯、吡啶、氰胺、二氰二胺和三聚氰胺中的一种或多种；

所述导电碳载体选自科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、导电石墨、导电碳黑和乙炔黑中的一种或多种；

所述无机酸选自硫酸、盐酸、磷酸和硝酸中的一种或多种；

所述聚合引发剂选自过硫酸铵和过氧化氢中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步骤A)中，首先将所述含氮聚合物单体和所述无机酸水溶液混合，然后加入所述可溶性铁盐，最后再加入所述导电碳载体并进行分散，从而得到所述悬浮液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分散选自超声分散和搅拌分散中的一种或多种；所述分散的时间为0.5～2小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B)中，所述聚合的时间为6～48小时；所述聚合的温度为4～30℃；所述分离选自离心分离和抽滤中的一种或多种；所述干燥的温度为40～90℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述步骤C)中，所述煅烧的温度为600～1000℃并且时间为0.5～6小时；所述酸洗的温度为40～90℃并且时间为6～48小时；所述酸洗使用的酸选自硫酸、盐酸、磷酸和硝酸中的一种或多种；所述烘干的温度为60～90℃并且时间为12～48小时。

7.一种通过根据权利要求1-6中任一项所述的方法制备的吡啶型铁-氮位点催化剂，其特征在于，所述吡啶型铁-氮位点催化剂中的铁-氮原子摩尔比Fe/N为1:4～12。

8.一种通过根据权利要求1-6中任一项所述的方法制备的吡咯型铁-氮位点催化剂，其特征在于，所述吡咯型铁-氮位点催化剂中的铁-氮原子摩尔比Fe/N为1:4～12。

9.通过根据权利要求7或8所述的吡啶型或吡咯型铁-氮位点催化剂用于燃料电池或金属空气电池的用途。