一种锂空气电池正极用纳米氮化铁-碳复合催化剂及其制备方法

摘要

一种锂空气电池用纳米氮化铁-碳复合催化剂及其制备方法，将铁盐、有机配体和表面活性剂加入溶剂，加热回流；将得到的纳米级介孔金属有机框架配合物与含氮有机物混合后在氨气下热处理，一步实现碳化与氮化。所述的催化剂由纳米级氮化铁一次颗粒和碳材料复合构成；碳包覆和部分包覆在纳米级氮化铁一次颗粒表面；相互堆积的纳米级氮化铁一次颗粒之间存在丰富的介孔孔隙。所述的催化剂保持了前驱体丰富的介孔结构，具有极大比表面积和孔隙率，有利于氧气分子扩散进入催化剂材料颗粒内部，促进氧气同催化剂的接触，提高催化剂的利用率；颗粒表面的碳材料有效提高了导电性，良好的稳定性，可使催化性能得到更好的发挥。可有效降低锂空气电池充放电极化；同时方法简便、操作容易、成本低、易实现规模化生产。

主权项

一种锂空气电池用纳米氮化铁‐碳复合催化剂，由纳米级氮化铁一次颗粒和碳材料复合构成；所述的纳米级氮化铁一次颗粒相互堆积形成具有丰富介孔孔隙的二次颗粒；所述的碳材料通过包覆和部分包覆覆盖在纳米级氮化铁一次颗粒表面；所述的纳米氮化铁‐碳复合催化剂颗粒粒径为50～800nm；所述的氮化铁一次颗粒的粒径为5～20nm；所述的碳材料为氮掺杂碳；所述的复合催化剂是通过纳米级介孔金属有机框架配合物与含氮有机物充分混合、干燥后，将得到金属有机框架配合物/含氮有机物复合物在氨气气氛下，400‐700℃温度下热处理，一步实现金属有机框架配合物的碳化与氮化得到；其中，将铁盐与有机配体按照铁离子与有机配体的物质的量比为1:0.5～1:3加入到溶剂中，加入表面活性剂，经磁力搅拌后，超声处理得到均匀分散的前驱溶液，采用油浴加热至40～100℃，搅拌反应，过滤，用去离子水和乙醇交替洗涤，在80～150℃下真空干燥，即得到纳米级介孔金属有机框架配合物；所述的有机配体为三联苯对二甲酸、对苯二甲酸，均苯三甲酸，2,5‐二羟基对苯二甲酸中的一种或几种。