CN115458758B 一种过渡金属双原子催化剂、制备方法及其应用 （北京理工大学）

号铜和锌中或M2与1个氧原子配位。将双配体MOFs浸渍在含有两种活性金属的溶剂中，经一步热解制备得2金属总含量为所述催化剂总质量的0.1～5.0wt所述双原子催化剂的比表面积为600~3.如权利要求2所述的一种过渡金属双原子催化剂，其特征在于所述双原子催化剂的4.一种如权利要求1～3任意一项所述过渡金属双原子催化剂的制备方法，其特征在M2盐和金属有机骨架的质量比为1:1～2:50～所述混合溶液A中金属盐的总摩尔浓度为0.1～0.3mmo所述混合物B中双配体MOFs的摩尔浓度为0.1～0.3mmo温速率为5～10℃/min。3[0003]目前，已商业化的ORR催化剂主要是贵金属基催化剂，如催化活性较高的铂族利用率和较强的位点-基底间相互作用等优势，被公认为是最具应用潜力的ORR催化剂之双金属位点，M1和M2为锰、铁、钴、镍、铜和锌中的任意两种，金属双原子位点的构型为M1M2N5O[0009]优选的，所述双原子催化剂的金属总含量4[0016]优选的，所述M1盐为M1的氯化物和/或硝酸盐；所述M2盐为M2的氯化物和/或硝酸[0027](1)本发明提供了一种过渡金属双原子催化剂，所述催化剂为具有双金属异核位料的ORR活性远高于单一组分金属的MOF衍[0031]上述方法中，MOF孔道内暴露出丰富的功能性基团(氨基和羧基等)与具有催化活性的金属离子(Fe3+和Cu2+等)之间具有较强的相互作用力。这种作用力实现催化剂中金属5[0039]图7为对比例1～2和实施例1的FeK-边和CuK-边的X射线吸收精细结构谱的K空[0046](1)球差校正-高角度环形暗场扫描透射电子显微镜：Titan80-300扫描/投射电电化学工作站参数为：循环伏安法，扫描速度100mV/s，扫描电压范围0.2～-1V(相当于6[0058]步骤2：将8.6mg九水合硝酸铁加入其中一个玻璃容器中，在500rpm转速下搅拌[0060]步骤4：在500rpm转速的搅拌下，将溶液A倒入混合物B中，在500rpm转速下搅拌[0066]步骤2：将14mg三水合硝酸铜加入其中一个玻璃容器中，在500rpm转速下搅拌7施例1的原子级形貌，结果如图1-3所示。图1-2中对比例1和对比例2可观察到单个白色亮[0091](2)用电感耦合等离子体发射光谱仪测定了实施例1及对比0.42--0.430.360.23[0095](4)通过X射线光电子能谱(XPS)表征了实施例1及对比例1～28[0097](6)通过X射线吸收精细结构谱进一步表征了实施例1和对比例1～2的金属中心的Cu-N4施例1为具有FeN3O-CuN4构型的异核双金属催[0101](7)催化剂在被氧气饱和的电解液中与在被氮气饱和的KOH电解液中测得的线性电位值均高于市售Pt/C催化剂的半波电位，说明实施例所述催化剂具有优异的ORR催化性[0102](8)将实施例1所述催化剂和市售Pt/C催化剂所组装的锌-空气电池的放极化电流[0103](9)实施例1所述催化剂和市售Pt/C催化剂所组装的锌-空气电池的充电-放电稳定性测试结果如图10所示，使用市售Pt/C催化剂和市售RuO2催化剂作为阴极的锌-空气电池在经历数小时的充放电循环后，放电电位出现不可逆性的降低，而使用实施例1和市售下降，说明使用双实施例1和市售RuO2催化剂作为阴极的锌-空气电池具有良好的充电-放9