中温碳化金属骨架化合物扩孔技术用于高活性铁氮碳催化剂制备

摘要

本发明公开了一种中温碳化金属骨架化合物扩孔技术用于高活性铁氮碳催化剂制备，属于电催化技术领域。本发明首先将中温热碳化后的ZIF‑8纳米颗粒分散在去离子水中，加入TPI水溶液中，超声使吸附均匀，将带正电的[Fe(Phen)₃]²⁺吸附到扩大的微孔中形成限域的[Fe(Phen)₃]²⁺@ZIF前驱体；最后高温碳化得到本发明的高活性铁氮碳催化剂。所述高活性铁氮碳催化剂由Fe、N、C三种元素组成，Fe、N形成Fe‑N₄配位体镶嵌在N掺杂的C基体上。本发明工艺简单，原料丰富，便于大规模生产。本发明制备一种单一FeN₄活性位点的氧还原催化剂，在酸性条件下具有优异的氧还原活性，半波电位可达0.82V，可与商业Pt/C催化剂性能相比，在质子交换膜燃料电池中的最大功率密度可达800mW cm^‑2。