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一种铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜催化剂的制备方法和应用

发布时间: 2023-10-07

来源: 试点城市（园区）

基本信息

合作方式： 技术转让
成果类型： 发明专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
本发明公开了一种铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜催化剂的制备方法和应用；属于锌空电池电极材料的技术领域。本发明通过同轴静电纺丝技术合成了一种可替代商业Pt/C和RuO2的三维网状中空结构的过渡金属电催化剂，以该催化剂做为阴极的锌‑空气电池具有较高的功率密度和稳定性。本发明方法：将过渡金属前驱体与碳源溶液混合分别得到外壳和内核前驱体溶液，通过同轴静电纺丝技术得到纳米纤维前驱体，配位后热处理。以本发明提供的铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜制备得到的电极材料具有优异的氧电催化能力和功率密度。氧还原反应的起始电位为***，氧析出反应在10mA·cm‑2电流密度条件下的电位为***；所组装的锌空电池极限功率密度可达205mW·cm‑2。
成果亮点
一种铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜催化剂的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：步骤一、将壳层碳源聚合物溶解于有机溶剂中，然后加入有机钴盐，搅拌至完全溶解，得到壳层溶液；步骤二、将核层碳源聚合物溶解于有机溶剂中，然后加入无机铁盐，搅拌至完全溶解，得到核层溶液；步骤三、将步骤一获得的壳层溶液和步骤二获得的核层溶液分别注入同轴静电纺丝装置的两个溶液通道，调节同轴静电纺丝参数进行静电纺丝，得到纳米纤维前驱体；步骤四、将步骤三获得的纳米纤维前驱体加到配合物溶液中，发生配位反应，之后经过真空干燥，在空气气氛下预氧化，再在氮气和氩气混合气氛或氨气和氩气混合气氛下热处理，得到铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜。
团队介绍
黑龙江大学有博士后科研流动站7个，博士后科研工作站3个。有博士学位授权一级学科10个，硕士学位授权一级学科35个，硕士专业学位类别18个。有国家重点学科1个，国家重点（培育）学科1个；有国家级一流本科专业建设点33个、国家级特色专业10个、国家级一流本科课程（含精品在线开放课程）15门、省级重点学科群1个、省级重点一级学科12个，省级“双一流”国际一流建设学科1个，省级“双一流”国内一流建设学科5个。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位：- (-) 评价时间：2023-11-13

干宁

宁波大学

教授

综合评价

氧析出反应在10mA·cm‑2电流密度条件下的电位为1.68V；所组装的锌空电池极限功率密度可达205mW·cm‑2。可以有效降低成本，提高效率，具有环保、安全等。具有代替商业Pt、IrO2、RuO2催化剂的巨大潜力。以本发明提供的铁钴负载氮掺杂碳纤维自支撑膜催化剂制备得到的电极材料具有优异的ORR和OER性能，且表现出较高的稳定性。综上所述，该技术的完整的方案、自适应性和可靠性的优势、与市场需求的契合程度以及应用潜力的市场背景，显示出该技术的潜力和吸引力。然而，在资本化和市场推广过程中，需注意与合作伙伴建立关系、确保产品的稳定性和兼容性、有效的市场营销策略等方面的挑战。通过充分利用相关的数据和趋势分析，可以为该技术的进一步发展提供指导和支持。
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