[发明专利]一种铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，以去离子水作为溶剂，蔗糖、聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯作为溶质溶解于去离子水中，同时加入浓盐酸作为催化剂，对聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)三嵌段共聚物进行交联，充分反应后抽滤干燥得到混合体，然后称取一定量的混合体于去离子水中，加入适量的浓硫酸、九水硝酸铁和尿素后充分搅拌，干燥后将其置于氮气氛围中进行焙烧，最后使用氢氟酸溶液去除二氧化硅，得到铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂。

2.根据权利要求1所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)先将蔗糖和聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)三嵌段共聚物加至去离子水中，然后边搅拌边滴加质量分数为37％的浓盐酸，最后称取正硅酸四乙酯加入，40～50℃下充分搅拌；

(2)22～26h后升温至90～110℃，反应22～26h后停止加热，经抽滤干燥得到混合体；

(3)称取步骤(2)所得的混合体加入到去离子水中，然后滴加一定量质量分数为98％的浓硫酸，搅拌，再加入尿素和九水硝酸铁，室温搅拌10～14小时后在70～90℃干燥；

(4)将步骤(3)所得的产物在氮气氛围下加热到150～170℃进行预碳化，然后加热到750～850℃碳化，最后使用氢氟酸溶液进行刻蚀，得到铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂。

3.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的蔗糖、聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)三嵌段共聚物、正硅酸四乙酯和去离子水的质量比为1:1:2.1～2.3:10。

4.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的去离子水和浓盐酸的质量比为1:1.1～1.3，使总体溶液的酸浓度为5.5～6.5mol/L。

5.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的加入的混合体、尿素和九水硝酸铁的质量比为1:1:0.008～0.015。

6.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的加入的混合体、浓硫酸和去离子水的质量比为1:1.8～1.9:20。

7.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的预碳化时间为50～70min，碳化时间为100～140min。

8.根据权利要求2所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的氢氟酸溶液的质量浓度百分比为5～20％，刻蚀搅拌时间为6～12h。

9.一种铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的制备方法制成。

10.一种如权利要求9所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂的应用，其特征在于，将所述的铁氮共掺杂介孔碳的非贵金属氧还原电催化剂用于燃料电池阴极氧还原。