过渡金属及其化合物锚定氮掺杂碳催化剂制备方法及应用与流程

技术特征：
1.过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、制备n掺杂碳材料；步骤2、采用浸渍和旋转蒸发制备n掺杂碳前驱体；步骤3、将步骤2制得的n掺杂碳前驱体高温热处理，即得n掺杂碳催化剂。2.根据权利要求1所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1采用的固相迁移方法制备n掺杂碳材料。3.根据权利要求2所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1的具体的步骤为，称取生物质碳和双氰胺进行预处理，将预处理好的生物质碳和双氰胺分别放置瓷舟的两端，将瓷舟放置管式炉加热，加热的过程中，双氰胺分解为cn
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活性物质，保护气氛为ar，ar作为在携带cn
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与n掺杂生物质炭进行反应得到n掺杂的生物质碳。4.根据权利要求3所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤2的具体的步骤为，步骤2.1、在搅拌下，称取硝酸镍、硝酸铁、硝酸铜中任意一种和步骤1制得的n掺杂的生物质碳，滴加溶剂，滴加完成后超声2～4h得混合液；步骤2.2、将混合液进行旋转蒸发，待溶剂蒸发完毕，在80℃的烘箱中干燥，得到n掺杂碳前驱体。5.根据权利要求1所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤3的具体的步骤为：将步骤2制得的n掺杂碳前驱体按照3～5℃/min升温速率升温至600～900℃进行热处理，保持1-3h，热处理气氛为ar，然后进行降温至室温，即得n掺杂碳催化剂。6.根据权利要求3所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，步骤1中生物质碳和双氰胺按照质量比为1:2～1:6进行称取。7.根据权利要求3所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤1升温速率为5℃/min，温度700-900℃，保温时间为0.5～2h。8.根据权利要求4所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤2.1将硝酸镍、硝酸铁、硝酸铜中任意一种和步骤1制得的n掺杂的生物质碳按照质量比例为0.005～0.02:1称取。9.根据权利要求4所述的过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤2.1溶剂为水和乙醇，水和乙醇的体积比为1:1。10.过渡金属及其化合物锚定n掺杂碳催化剂在锌空电池中的应用，其特征在于，锌空气电池按照以下步骤组装成两电极配置：通过将制备出的n掺杂碳催化剂分散在无水乙醇和nafion混合超声30min，然后催化剂滴加到碳纸上作为阴极，碳纸的尺寸为2cm
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2cm，催化剂的负载量为0.6mg
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cm-2
；将厚度为1.0mm抛光的zn板用作阳极，采用0.2m zn(oac)2和6m koh混合溶液用作电解质，构建锌空气电池。

技术总结
本发明公开了过渡金属及其化合物锚定N掺杂碳催化剂制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、制备N掺杂碳材料；步骤2、采用浸渍和旋转蒸发制备N掺杂碳前驱体；步骤3、将步骤2制得的N掺杂碳前驱体高温热处理，即得N掺杂碳催化剂，本发明工艺简单、操作方便、成本低，解决了现有技术制备M-N-C催化剂的工序复杂、浪费大量的金属配体的同时金属颗粒会出现团聚现象的问题，便于规模化的生产。便于规模化的生产。便于规模化的生产。


技术研发人员：刁金香 张超 焦旭东 孙超 陈慧 徐胜利
受保护的技术使用者：西安航空职业技术学院
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/2/18