一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法。本發(fā)明將合成的非貴金屬摻雜碳材料前驅(qū)體在惰性氣體如N2保護(hù)條件下或?qū)⑵渑c炭黑（如Ketjenblack EC?300J、EC?600J、EC?600JD、BP2000或VXC72等）、碳納米管等負(fù)載共混后在惰性氣體如N2保護(hù)條件下，以5?20℃/min的升溫至600?900℃熱解1?3h，再經(jīng)酸洗、離心和干燥得到非貴金屬摻雜碳材料催化劑。本發(fā)明制備的非貴金屬摻雜碳材料催化劑的結(jié)構(gòu)與性能廣泛可調(diào)，可應(yīng)用于與氧氣電化學(xué)還原相關(guān)的燃料電池、金屬空氣電池以及生物傳感器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法，以一種金屬基離子 液體為前驅(qū)體，制備非貴金屬摻雜碳材料的方法，應(yīng)用于與氧氣電化學(xué)還原相關(guān)的燃料電 池、金屬空氣電池以及生物傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在質(zhì)子交換膜或金屬空氣燃料電池系統(tǒng)中，取代貴金屬Pt基催化劑對(duì)解決全球可 持續(xù)能源危機(jī)扮演關(guān)鍵作用。設(shè)計(jì)非貴金屬$6、&)、附、(：11或此)摻雜碳材料，作為一種可靠 的途徑，有可能有效解決這一難題。傳統(tǒng)制備非貴金屬摻雜碳材料的方法包括物理共混過(guò) 渡金屬/碳源/氮源和濕法浸漬等，并且需要引入模板(如介孔硅)或經(jīng)過(guò)多步熱解等步驟。 這樣，在熱解過(guò)程中，往往會(huì)導(dǎo)致過(guò)渡金屬團(tuán)聚，活性位點(diǎn)損失以及制備工藝更加復(fù)雜，從 而不利于大規(guī)模、高性能的電化學(xué)催化劑的制備及其在燃料電池系統(tǒng)中的應(yīng)用。因此，通過(guò) 合理設(shè)計(jì)前驅(qū)體結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)在無(wú)模板和多步熱解條件下的一步法大規(guī)模、高效電化學(xué)催化 劑的制備尤為重要。
[0003] 隨著綠色化學(xué)興起而發(fā)展起來(lái)的功能化離子液體，具備陰、陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)廣泛可調(diào)， 其已在化學(xué)化工、材料科學(xué)與工程以及工業(yè)催化等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0004]在本發(fā)明中，基于離子液體結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)這一特性，在無(wú)模板的條件下，通過(guò)簡(jiǎn) 單的一步熱解即可制備一系列由金屬基離子液體衍生出的非貴金屬摻雜碳材料，其結(jié)構(gòu)與 性能伴隨著離子液體的結(jié)構(gòu)而廣泛可調(diào)。基于此類(lèi)金屬基離子液體作為前驅(qū)體而制備的非 貴金屬氧還原催化劑還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種陰離子為F型功能化離子液體的制備 方法。
[0006] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種陰離子為r型功能化離子液體和復(fù)合物I的制備 方法。
[0007] 本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法。
[0008] 技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種陰離子為F型功能化離子 液體的制備方法，包括如下步驟:將有機(jī)胺與溶劑加入反應(yīng)器中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于0_80°C加 入鹵化物并于0_80°C反應(yīng)12_36h，反應(yīng)完畢后經(jīng)分離、洗滌和干燥得到陰離子為F型功能 化離子液體。
[0009]陰離子SY_型功能化離子液體的結(jié)構(gòu)式如下：
[0012] Y 為 Cl 或 Br。
[0013] 其中，上述有機(jī)胺為咪唑、吡啶、吡咯、噻唑、苯并咪唑、1，2，4-1-H三唑、1-甲基咪 唑、哌啶、吡唑、苯并吡咯或苯并噻唑中的一種。
[0014]上述提到的有機(jī)胺和鹵化物結(jié)構(gòu)如下：
[0016] 其中，上述鹵化物為鹵化氫氣體、鹵代烴、1-氰基鹵代烴、鹵化芐或1-氰基鹵化芐 中的一種或幾種。
[0017] 其中，上述溶劑為四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙腈或丙酮中的一種。
[0018] 其中，上述有機(jī)胺與鹵化物的摩爾比為1: (1-6)。
[0019] -種陰離子為)T型功能化離子液體的制備方法，包括如下步驟:將得到的陰離子 為F型功能化離子液體、無(wú)水MZ a和溶劑乙醇置于反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于40-100°C攪拌 反應(yīng)24_168h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出溶劑，再經(jīng)洗滌和干燥后得到陰離子為)T型功能化離 子液體。所述的 MZaSFeCl3、CoCl2、NiCl2、MnCl：^CuCl：^。
[0020]上述制備方法制備得到的陰離子為)T型功能化離子液體。陰離子為)T型功能化離 子液體的結(jié)構(gòu)如下：
等基團(tuán)，其 中n = 0~10;
[0023] X-選自 FeCU-、FeBr4-、FeBrCl3-、FeBr2Cl2-、CoCl4-、CoBr4-、CoBrCl 3-、CoBr2Cl2-、 NiCU-、NiBr4-、NiBrCl3-、NiBr2Cl2-、MnCl4-、MnBr4-、MnBrCl 3-、MnBr2Cl2-、CuCl4-、CuBr4-、 CuBrCh-或CuBnCh-等陰離子。
[0024] -種復(fù)合物I的制備方法，包括如下步驟：將所述的陰離子為)T型功能化離子液 體、炭黑或碳納米管等負(fù)載和乙醇置于反應(yīng)器中，20-80°C攪拌12_36h后，減壓蒸餾出溶劑， 經(jīng)真空干燥得到復(fù)合物I;所述炭黑如Ket jenblack EC-300J、EC-600J、EC-600JD、BP2000S VXC72等;所述碳納米管等負(fù)載有單壁或多壁碳納米管。
[0025] 其中，上述陰離子為)T型功能化離子液體與炭黑的質(zhì)量比為（1-6): 1。
[0026] -種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法，包括如下步驟:將上述得到 的陰離子為r型功能化離子液體或復(fù)合物I在惰性氣體如N 2保護(hù)條件下，以5-20°C/min升溫 至600-90(TC熱解l_3h，再經(jīng)酸洗、離心和干燥得到非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑。
[0027] 上述制備出的非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑在氧氣電化學(xué)還原相關(guān)的燃料 電池、金屬空氣電池以及生物傳感器方面的應(yīng)用。
[0028] 有益效果:本發(fā)明制備的非貴金屬摻雜碳材料制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需模板和多步熱 解，可大規(guī)模放大，并且催化劑的結(jié)構(gòu)與性能廣泛可調(diào)，可應(yīng)用于與氧氣電化學(xué)還原相關(guān)的 燃料電池、金屬空氣電池以及生物傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本發(fā)明1-氫-3-甲基咪唑FeBrClf鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-1和商業(yè) 化20%Pt/C在氧氣飽和的0.1MK0H溶液中的氧還原線(xiàn)性伏安掃描曲線(xiàn)；由圖可看出，在堿性 條件下，非貴金屬催化劑Fe-N/C-1展現(xiàn)出卓越的氧還原性能，其半波電位比商業(yè)化Pt/C催 化劑高44mV;
[0030] 圖2為本發(fā)明1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-1和商業(yè) 化20%Pt/C在氧氣飽和的0.1MK0H溶液中進(jìn)行氧還原的轉(zhuǎn)移電子數(shù)曲線(xiàn)；由圖可看出，在堿 性條件下，由非貴金屬催化劑Fe-N/C-1進(jìn)行氧還原的轉(zhuǎn)移電子數(shù)接近于4,類(lèi)似于商業(yè)化 Pt/C催化劑，表明其幾乎能徹底地還原氧氣成水；
[0031] 圖3為本發(fā)明1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3-鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-1和1-芐 基-3-甲基咪唑FeBrCl 3_鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-2在氧氣飽和的0.1M K0H溶液中 的氧還原線(xiàn)性伏安掃描曲線(xiàn)；由圖可看出，通過(guò)改變?nèi)〈?lèi)型，非貴金屬碳材料的氧還原 催化活性顯著可調(diào)。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)情況，下面列舉若干實(shí)施例，但本發(fā)明不應(yīng)受此限制。
[0033] 實(shí)施例1 1-氫-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽和催化劑Fe-N/C-1的合成
[0034] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于0°C通入486g(6000mM)干燥的溴化氫氣體，并于室溫?cái)嚢?2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸 餾出四氫呋喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到158g 1-氫-3-甲基咪唑溴 鹽，產(chǎn)率為97%;所述1-甲基咪唑與溴化氫的摩爾比為1:6;
[0035] 2)將所述158g(970mM)l-氫-3-甲基咪唑溴鹽、154g(970mM)無(wú)水FeCl3和1L乙醇置 于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于80°C攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇，并用 乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到299g 1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽，產(chǎn)率為95% ; 所述1-氫-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0036] 3)將所述10g 1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3-鹽在N2條件下，以10°C/min升溫至750°C 熱解lh得到催化劑初產(chǎn)物，將得到的6g催化劑初產(chǎn)物和100mL濃鹽酸加入250mL圓底燒瓶室 溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至濾液近中性，最后真空100°C干燥得到4g非貴金屬 摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-1。
[0037]將本實(shí)施例的1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl廠(chǎng)鹽衍生的非貴金屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-1和商業(yè)化20%Pt/C在氧氣飽和的0.1MK0H溶液中的氧還原線(xiàn)性伏安掃描曲線(xiàn)；由圖1 可看出，在堿性條件下，非貴金屬催化劑Fe-N/C-1展現(xiàn)出卓越的氧還原性能，其半波電位比 商業(yè)化Pt/C催化劑高44mV。
[0038] 將本實(shí)施例的1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-1和商 業(yè)化20 % Pt/C在氧氣飽和的0.1MK0H溶液中進(jìn)行氧還原的轉(zhuǎn)移電子數(shù)曲線(xiàn)；由圖1和2可看 出，在堿性條件下，非貴金屬催化劑Fe-N/C-1展現(xiàn)出卓越的氧還原性能，其半波電位比商業(yè) 化Pt/C催化劑高44mV;并且其催化氧還原的轉(zhuǎn)移電子數(shù)接近于4,類(lèi)似于商業(yè)化Pt/C催化 劑，表明其幾乎能徹底地還原氧氣成水；
[0039] 所有采用鹵化氫與有機(jī)胺制備的離子液體，其制備過(guò)程與實(shí)施例1相同。
[0040] 實(shí)施例2 1-芐基-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽和催化劑Fe-N/C-2的合成
[0041] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于0°C加入171g(1000mM)溴化芐，并于60°C攪拌24小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸餾出四氫呋 喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到240g 1-芐基-3-甲基咪唑溴鹽，產(chǎn)率為 95% ;所述1-甲基咪唑與溴化芐的摩爾比為1:1;
[0042] 2)將所述240g(950mM)l-芐基-3-甲基咪唑溴鹽、154g(950mM)無(wú)水FeCl 3和1L乙醇 置于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于80°C攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇，并 用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到366g 1-芐基-3-甲基咪唑FeBrClf鹽，產(chǎn)率為 93% ;所述1-芐基-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0043] 3)將所述10g 1-芐基-3-甲基咪唑FeBrCl3-鹽在N2條件下，以10°C/min升溫至750 °C熱解lh得到催化劑初產(chǎn)物，將得到的7g催化劑初產(chǎn)物和100mL濃鹽酸加入250mL圓底燒瓶 室溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至濾液近中性，最后真空100°C干燥得到5g非貴金 屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-2。
[0044] 本發(fā)明的實(shí)施例1的1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-1 和實(shí)施例2的1-芐基-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽衍生的非貴金屬催化劑Fe-N/C-2在氧氣飽和的 0.1MK0H溶液中的氧還原線(xiàn)性伏安掃描曲線(xiàn)；由圖3可看出，通過(guò)改變氫取代基為芐基取代 基時(shí)，非貴金屬催化劑Fe-N/C-2的氧還原半波電位比Fe-N/C-1低52mV，表明非貴金屬催化 劑的氧還原催化活性可通過(guò)變更取代基類(lèi)型來(lái)調(diào)節(jié)。
[0045] 實(shí)施例3 1-氰芐基-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽和催化劑Fe-N/C-3的合成
[0046] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于0°C加入196g(1000mM)4-氰基溴化芐，并于60°C攪拌36小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸餾出 四氫呋喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到264g 1-氰芐基-3-甲基咪唑溴 鹽，產(chǎn)率為95% ;所述1-甲基咪唑與4-氰基溴化芐的摩爾比為1:1;
[0047] 2)將所述264g(950mM)l-氰芐基-3-甲基咪唑溴鹽、154g(950mM)無(wú)水FeCl 3和1L乙 醇置于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于80°C攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇， 并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到397g 1-氰芐基-3-甲基咪唑FeBrClf鹽，產(chǎn) 率為95% ;所述1-氰芐基-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0048] 3)將所述10g 1-氰芐基-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽在N2條件下，以10°C/min升溫至 750°C熱解lh得到催化劑初產(chǎn)物，將得到的8g催化劑初產(chǎn)物和100mL濃鹽酸加入250mL圓底 燒瓶室溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至濾液近中性，最后真空100°C干燥得到6g非 貴金屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-3。
[0049] 實(shí)施例4 1-丁基-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽和催化劑Fe-N/C-4的合成
[0050] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于60°C加入41 lg(3000mM) 1-溴丁烷，并于80°C攪拌36小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸餾出四氫 呋喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80 °C干燥得到208g 1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽，產(chǎn)率 為95%;所述1-甲基咪唑與1-溴丁烷的摩爾比為1:3;
[0051 ] 2)將所述208g(950mM)l-丁基-3-甲基咪唑溴鹽、154g(950mM)無(wú)水FeCl 3和1L乙醇 置于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于40°C攪拌反應(yīng)168h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇，并 用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到344g 1-丁基-3-甲基咪唑FeBrClf鹽，產(chǎn)率為 95% ;所述1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0052] 3)將所述10g 1-丁基-3-甲基咪唑FeBrCl3-鹽在N2條件下，以20°C/min升溫至900 °C熱解3h得到催化劑初產(chǎn)物，將得到的7g催化劑初產(chǎn)物和100mL濃鹽酸加入250mL圓底燒瓶 室溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至濾液近中性，最后真空100°C干燥得到5g非貴金 屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-4。
[0053]所有米用鹵代經(jīng)、1-氰基鹵代經(jīng)、鹵化節(jié)或1-氰基鹵化節(jié)與有機(jī)胺制備的尚子液 體，其制備過(guò)程與實(shí)施例2、3和4相同。
[0054] 實(shí)施例5EC-J600JD炭黑與1-氫-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽的復(fù)合和催化劑Fe-N/C-4 的合成
[0055] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于0°C通入486g(6000mM)干燥的溴化氫氣體，并于室溫?cái)嚢?6小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸 餾出四氫呋喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到158g 1-氫-3-甲基咪唑溴 鹽，產(chǎn)率為97%;所述1-甲基咪唑與溴化氫的摩爾比為1:6;
[0056] 2)將所述158g(970mM)l-氫-3-甲基咪唑溴鹽、154g(970mM)無(wú)水FeCl 3和1L乙醇置 于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于80°C攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇，并用 乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到299g 1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽，產(chǎn)率為95% ; 所述1-氫-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0057] 3)將所述299gl-氫-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽、299g EC-J600JD炭黑和1L乙醇置于2L 的圓底燒瓶中，室溫?cái)嚢?4h后，減壓蒸餾出乙醇，再真空80°C干燥得到598g復(fù)合物I，產(chǎn)率 為100% ;所述1-氫-3-甲基咪唑溴鹽與EC-J600JD炭黑的質(zhì)量比為1:1;
[0058] 4)將所述10g復(fù)合物1在犯條件下，以10°C/min升溫至750°C熱解lh，將得到的6g催 化劑初產(chǎn)物和l〇〇mL濃鹽酸加入250mL圓底燒瓶室溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至 濾液近中性，最后真空l(shuí)〇〇°C干燥得到4.5g非貴金屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-5。
[0059] 實(shí)施例6BP2000炭黑與1-氫-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽的復(fù)合和催化劑Fe-N/C-6的合 成
[0060] 1)將82.1g(1000mM)l-甲基咪唑與500mL四氫呋喃加入1L圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù) 下于0°C通入486g(6000mM)干燥的溴化氫氣體，并于室溫?cái)嚢?6小時(shí)，反應(yīng)完畢后，減壓蒸 餾出四氫呋喃，并用乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到158g 1-氫-3-甲基咪唑溴 鹽，產(chǎn)率為97%;所述1-甲基咪唑與溴化氫的摩爾比為1:6;
[0061 ] 2)將所述158g(970mM)l-氫-3-甲基咪唑溴鹽、154g(970mM)無(wú)水FeCl 3和1L乙醇置 于2L的圓底燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于80°C攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出乙醇，并用 乙醚洗滌固體3次，最后真空80°C干燥得到299g 1-氫-3-甲基咪唑FeBrCl3_鹽，產(chǎn)率為95% ; 所述1-氫-3-甲基咪唑溴鹽與無(wú)水FeCl3的摩爾比為1:1;
[0062] 3)將所述299gl-氫-3-甲基咪唑FeBrCh-鹽、49.8g BP2000炭黑和1L乙醇置于2L的 圓底燒瓶中，80°C攪拌36h后，減壓蒸餾出乙醇，再真空80°C干燥得到348.8g復(fù)合物I，產(chǎn)率 為100%;所述1-氫-3-甲基咪唑溴鹽與BP2000炭黑的質(zhì)量比為6:1;
[0063] 4)將所述10g復(fù)合物1在吣條件下，以20°C/min升溫至900°C熱解3h，將得到的5g催 化劑初產(chǎn)物和l〇〇mL濃鹽酸加入250mL圓底燒瓶室溫?cái)嚢?4h，離心并用蒸餾水洗滌碳粉至 濾液近中性，最后真空1 〇〇°C干燥得到3.5g非貴金屬摻雜碳材料催化劑Fe-N/C-6。
[0064]所有采用碳納米管等負(fù)載與陰離子為)T型功能化離子液體復(fù)合而制備的非貴金 屬催化劑，其制備方法與實(shí)施例4和5相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種陰離子為廠(chǎng)型功能化離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:將有機(jī) 胺與溶劑加入反應(yīng)器中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于0-80 °C加入鹵化物并于0-80 °C反應(yīng)12-36h，反應(yīng)完 畢后經(jīng)分離、洗滌和干燥得到陰離子為F型功能化離子液體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陰離子為廠(chǎng)型功能化離子液體的制備方法，其特征在于， 所述有機(jī)胺為咪唑、吡啶、吡咯、噻唑、苯并咪唑、1，2，4-1-H三唑、1-甲基咪唑、哌啶、吡唑、 苯并吡咯或苯并噻唑中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陰離子為F型功能化離子液體的制備方法，其特征在于， 所述鹵化物為鹵化氫氣體、鹵代烴、1-氰基鹵代烴、鹵化芐或1-氰基鹵化芐中的一種或幾 種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陰離子為廠(chǎng)型功能化離子液體的制備方法，其特征在于， 所述有機(jī)胺與鹵化物的摩爾比為1: (1 -6)。5. -種陰離子為型功能化離子液體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:將權(quán)利 要求丨~ 4任一項(xiàng)得到的陰離子為廠(chǎng)型功能化離子液體、無(wú)水MZa和乙醇置于反應(yīng)器中，在氮 氣保護(hù)下于40-100°C攪拌反應(yīng)24-168h，反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾出溶劑，再經(jīng)洗滌和干燥后得 到陰離子為)T型功能化離子液體。6. -種權(quán)利要求5的制備方法制備得到的陰離子為)r型功能化離子液體。7. -種復(fù)合物I的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:將權(quán)利要求5或6所述的陰離 子為)r型功能化離子液體、炭黑或碳納米管負(fù)載和乙醇置于反應(yīng)器中，20-80°C攪拌12-36h 后，減壓蒸餾出溶劑，經(jīng)真空干燥得到復(fù)合物I。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種復(fù)合物I的制備方法，其特征在于，所述陰離子為)T型功 能化離子液體與炭黑的質(zhì)量比為(1-6): 1。9. 一種非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:將 權(quán)利要求5或6所述的型功能化離子液體或權(quán)利要求7所述的復(fù)合物I在惰性氣體如犯保 護(hù)條件下，以5_20°C/min升溫至600-900°C熱解l_3h，再經(jīng)酸洗、離心和干燥得到非貴金屬 摻雜碳材料氧還原催化劑。10. 權(quán)利要求9所述制備的非貴金屬摻雜碳材料氧還原催化劑在氧氣電化學(xué)還原相關(guān) 的燃料電池、金屬空氣電池以及生物傳感器方面的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07D233/58GK105820123SQ201610228222
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張?jiān)? 何飛, 陳興華, 楊怡然
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)