一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法技术

一种以猪血为原料制备Fe

【技术实现步骤摘要】
一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法


[0001]本专利技术属于催化剂及其制备
，具体涉及一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法。

技术介绍

[0002]电催化氧还原是诸多能量转换和存储器件的核心反应，比如燃料电池、金属空气电池。碳载铂及铂合金催化剂是目前公认的性能最好、使用最广泛的氧还原催化剂。受铂等贵金属催化剂成本高、资源少的限制，非贵金属催化剂近年来受到越来越多的关注。Fe-N-C具有活性高、稳定性高、成本低等特性，被认为是最有希望替代铂基材料作为燃料电池和金属空气电池阴极氧还原的电催化材料之一。Fe-N-C氧还原催化剂通常采用合适的碳源、氮源和铁源作为前驱体，混合高温退火碳化制备得到。中国专利技术专利一种Fe-N-C催化剂及其制备方法和应用(申请号201711337998.4)公布了一种富介孔Fe-N-C催化剂的合成方法，然而受限于铁离子和氮源前驱体间减弱的吸附作用，可供选择用来合成Fe-N-C氧还原催化剂的碳源、氮源和铁源前驱体十分受限。
[0003]猪血中含有大量的碳、氮、铁等元素。猪血含铁量非常丰富，每100克猪血含铁高达45毫克，而且猪血中铁元素主要以血红素铁的形式存在，铁和氮易形成环状螯合物结构Fe-N4，是一种良好的铁源、氮源和碳源。基于以上讨论分析，如能用猪血为原料低成本、简单快速的合成Fe-N-C氧还原催化剂，是推进Fe-N-C氧还原催化剂替代铂基催化剂研发的关键，对于燃料电池和金属空气电池的发展具有重要的价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于，提供一种Fe-N-C氧还原催化剂的低成本、快速的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、将市售的猪血置于烘箱内干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间为1～2h，以去除猪血中的水分；
[0008]步骤2、将步骤1干燥后的猪血放置于微波反应器中，在Ar或N2气流保护下进行微波反应，微波反应器的反应功率为2000～3000W，微波反应的时间为15～20min，反应完成后，得到黑色粉末；
[0009]步骤3、将步骤2得到的黑色粉末放置于0.5～3mol/L的稀盐酸中，搅拌30～60min，以除去其他杂质；过滤，清洗，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0011]1、本专利技术提供了一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法，得到的Fe-N-C氧还原催化剂为富含介孔的结构，对氧还原反应有很好的电催化活性，起始电位0.91V，半波电位0.74V。
[0012]2、本专利技术提供了一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法，不仅有效利
用了废弃生物质资源，且制备过程无毒无害，成本低廉，操作简单，易于工业化生产，具有良好的工业化前景。
附图说明
[0013]图1为实施例1制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的SEM图；
[0014]图2为实施例4制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的SEM图；
[0015]图3为实施例2制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的Raman图；
[0016]图4为实施例6制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的Raman图；
[0017]图5为实施例2制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的XPS全谱；
[0018]图6为实施例1制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的线性极化曲线；
[0019]图7为实施例4制备得到的Fe-N-C氧还原催化剂的线性极化曲线。
具体实施方式
[0020]下面以具体实施例对本专利技术做进一步解释和说明。
[0021]在下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0022]本专利技术下述实施例中使用的猪血为市售猪血，没有特殊处理；浓盐酸为市售分析纯；去离子水为自制。
[0023]实施例1
[0024]称取市售猪血20g，置于烘箱中80℃干燥1.5h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在Ar气流保护下、2000W功率下进行微波反应15min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于0.5mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。称量得到Fe-N-C氧还原催化剂质量为7.5g。
[0025]实施例2
[0026]称取市售猪血20g，置于烘箱中90℃干燥1h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在N2气流保护下、2300W功率下进行微波反应18min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于0.5mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。称量得到Fe-N-C氧还原催化剂质量为7.8g。
[0027]实施例3
[0028]称取市售猪血20g，置于烘箱中80℃干燥2h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在N2气流保护下、2700W功率下进行微波反应15min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于1mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。称量得到Fe-N-C氧还原催化剂质量为7.3g。
[0029]实施例4
[0030]称取市售猪血20g，置于烘箱中100℃干燥1h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在Ar气流保护下、3000W功率下进行微波反应20min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于1mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子
水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。称量得到Fe-N-C氧还原催化剂质量为7.1g。
[0031]实施例5
[0032]称取市售猪血20g，置于烘箱中90℃干燥1.5h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在Ar气流保护下、3000W功率下进行微波反应15min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于2mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe-N-C氧还原催化剂。称量得到Fe-N-C氧还原催化剂质量为7.2g。
[0033]实施例6
[0034]称取市售猪血20g，置于烘箱中80℃干燥2h，以除去猪血中的水分；将烘干后的猪血置于微波反应器中，在Ar气流保护下、2800W功率下进行微波反应19min，得到黑色粉末；将得到的黑色粉末放置于0.5mol/L的稀盐酸中，搅拌30min，以除去其他杂质；过滤，用去离子水冲洗黑色粉末，烘干，即可得到所述Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以猪血为原料制备Fe-N-C氧还原催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将市售的猪血干燥；步骤2、将步骤1干燥后的猪血放置于微波反应器中，在Ar或N2气流保护下进行微波反应，微波反应器的反应功率为2000～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐辉，王敏康，张兴龙，廖天浩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：