一种原子级分散Fe/氮掺杂介孔碳球及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球，其特征在于，fe/氮掺杂介孔碳球的直径在50
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100nm，孔径在3
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5nm，fe的质量分数为1
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2.5％，fe原子覆盖率约为每平方纳米0.2
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0.5个原子。2.如权利要求1所述的原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球，其特征在于，fe/氮掺杂介孔碳球的直径在60nm，孔径在3.9nm，fe/氮掺杂介孔碳球的fe的质量分数为2.02％，fe原子覆盖率为每平方纳米0.38个原子。3.如权利要求1
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2任意一项所述的一种原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(a)水热过程：将pluronic f127溶于去离子水中得到溶液a，3
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氨基苯酚溶于去离子水中得到溶液b，六次甲基四胺溶于去离子水中得到溶液c，将溶液a、溶液b和溶液c混合，搅拌5
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15min，转入聚四氟乙烯反应釜，置于烘箱中80
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150℃反应12
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48h后，离心，去离子水冲洗，将收集到的产物在25
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100℃下真空干燥以获得最终产物介孔聚合物球nps；(b)fe负载的氮掺杂介孔聚合物球前驱体nps
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fe的制备：去离子水中加入介孔聚合物球nps，搅拌超声并滴入铁氰化钾溶液，搅拌8
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24h，离心，去离子水洗涤并在25
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100℃下真空干燥8
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36h得到前驱体nps
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fe。(c)煅烧过程：取适量步骤(b)中的前驱体置于管式炉中，在氮气气氛保护下以1
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10℃/min的升温速率程序升温至600
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1000℃，并保温3h，待自然冷却至室温后，得到原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球催化剂n
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mcs
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fe
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x，x代表煅烧温度。4.如权利要求3所述的一种原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(a)中pluronic f127和去离子水的质量比比为1:46
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50，3
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氨基苯酚和去离子水的质量比为1:88
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94，六次甲基四胺和去离子水的质量比为1:88
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94。5.如权利要求3所述的一种原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(b)中介孔聚合物球和去离子水的质量比为1:1
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2，铁氰化钾和介孔聚合物球的质量比为1:27
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30。6.如权利要求3所述的一种原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球的制备方法，其特征在于，步骤(c)中升温速率为2℃/min，升温至900℃。7.如权利要求1或2所述的原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球在锌空气电池中的应用。8.如权利要求7所述的原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球在锌空气电池中的应用，其特征在于，所述原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球作为空气阴极催化剂，且锌空气电池的电解液为碱性海水。9.如权利要求7或8所述的原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球在锌空气电池中的应用，其特征在于，其使用方法为将原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球催化剂超声分散在nafion混合溶液中得到10mg/ml的ink分散液，用微量注射器将其均匀滴到疏水性碳纸电极上，在红外灯下进行烤干。10.如权利要求9所述的原子级分散fe/氮掺杂介孔碳球在锌空气电池中的应用，其特征在于，所述nafion混合溶液是体积比为4:0.5
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1.5:0.05
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0.15的dmf:异丙醇:nafion的溶液。

技术总结
本发明提供了一种通过嵌段共聚物模板剂在高温水热过程中与含氮碳源前驱体进行自组装得到氮掺杂介孔聚合物球，随后通过湿化学浸渍方法策略吸附过渡金属离子，结合可程控的高温碳化过程，即得到原子级分散Fe/氮掺杂介孔碳球催化材料(N


技术研发人员：黄明华 汪兴坤 江河清 宋向菊
受保护的技术使用者：中国科学院青岛生物能源与过程研究所
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021/11/4