本发明涉及氧还原催化剂，具体涉及一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法。
背景技术：
1、
2、铁氮碳（fe-n-c）催化剂是取代空气阴极mfc电催化应用中铂基催化剂的最有前景的替代品，是目前催化剂领域研究的热点之一。铁氮碳（fe-n-c）催化剂相比铂基（pt/c）催化剂而言，其具有廉价低廉、绿色环保等优点。然而，在长期运行过程中，铁氮碳催化剂在酸碱环境中易出现纳米颗粒团聚、金属离子浸出等问题，导致活性位点减少、甚至失活，活性位点稳定性差；同时，与贵金属铂基（pt/c）催化剂相比，铁氮碳催化剂的初始活性仍存在一定差距，尤其在复杂反应或需求高电位的场景中、其效率通常不足；此外，铁氮碳催化剂活性点位难以精准控制，导致制备催化剂的过程中、部分非活性的物质产生，进一步制约了铁氮碳的催化活性、造成金属资源的浪费。
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，该方法通过将银引入铁氮碳催化剂中实现银铁共掺杂，有效调控催化剂的形貌与活性位点，使得催化剂表现出优异的orr催化活性与长期稳定性。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，包括：
4、步骤一、首先，将六水硝酸锌（zn(no3)2⋅6h2o）与硝酸银（agno3）共同溶解于去离子水中、形成溶液a，将混合配体粉末溶于甲醇溶液中、形成溶液b；然后，将溶液b加入溶液a中，持续搅拌混合，获得乳白色悬浮液；
5、步骤二、在超声波辅助条件下，将六水氯化铁（fecl3⋅6h2o）与柠檬酸钠溶解于甲醇溶液中形成溶液c；并在超声波辅助条件下，将溶液c滴加到步骤一的乳白色悬浮液中，磁力搅拌混合，获得橙色悬浮液；
6、步骤三、对橙色悬浮液进行离心洗涤、真空干燥，获得淡黄色粉末；
7、步骤四、对淡黄色粉末进行高温热解，获得ag/fe-n-c催化剂。
8、基于上述方案的进一步优化，所述六水硝酸锌与硝酸银的摩尔比为1：2～2.2，六水硝酸锌与去离子水的质量体积比为0.595g：15ml。
9、基于上述方案的进一步优化，所述混合配体粉末包括2-甲基咪唑、2-（3-氨基丙基）咪唑、2-（吡啶-2-基甲基）咪唑与2-（羧甲基）-4-（吡啶基）咪唑，且它们之间的质量百分比为48%～52%、23%～27%、13%～17%、8%～12%。
10、本发明采用混合配体粉末，不仅通过咪唑环上的氮原子与银、铁离子形成配位键，提供基本的配位点位、构建金属有机框架配体，还通过多官能团的引入，一是利用多官能团与咪唑环形成“双锚点”结构、形成多齿配位，增强对（铁、银）金属离子的螯合，提升配位稳定性；二是利用多官能团提供一定的空间位阻，提升（铁、银）金属离子的分散性、避免其配位过程中团聚；三是利用多官能团提升配体在溶液中的分散、提升高价态铁离子的稳定性，防止高价态铁离子的水解或团聚。即本发明通过2-甲基咪唑、2-（3-氨基丙基）咪唑、2-（吡啶-2-基甲基）咪唑与2-（羧甲基）-4-（吡啶基）咪唑组成混合配体粉末，有效提升配体对银、铁离子掺杂位点的锚定强化能力，提升银铁离子在配体上的均匀分散，避免高温热解过程中银和铁由于表面能驱动而出现团聚的问题、促进fe-nx活性位点的形成，同时利用均匀分散的银离子对fe-nx活性位点进行调控，提高电子云密度、增强催化剂整体的氧还原催化活性。
11、基于上述方案的进一步优化，所述混合配体粉末与甲醇溶液的质量体积比为2.6272g：15ml，去离子水与甲醇溶液的体积比为1：1。
12、基于上述方案的进一步优化，所述步骤一中溶液b加入溶液a为缓慢滴加，滴加温度为25～30℃，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为10～12h。
13、基于上述方案的进一步优化，所述六水氯化铁与六水硝酸锌、柠檬酸钠的摩尔比为1：5.5～5.8：0.5～1；六水氯化铁与甲醇溶液的质量体积比为0.0675g：15ml。
14、基于上述方案的进一步优化，所述步骤二中溶液c形成的超声波辅助时间为28～32min，超声波功率为200～300w、频率为40khz；磁力搅拌速率为500～600rpm，搅拌时间为10～12h。
15、基于上述方案的进一步优化，所述离心洗涤具体为：首先，以8000～10000rpm的转速对橙色悬浮液进行离心8～12min，去除上清液、收集沉淀，然后，采用无水乙醇对沉淀洗涤2～3次，每次洗涤后、重复离心操作；真空干燥具体为：将离心洗涤后的粉末防治在60～80℃的真空干燥箱中、干燥20～24h，真空度不大于10mbar。
16、基于上述方案的进一步优化，所述步骤四中高温热解具体为：在氮气与氢气的保护气流下，首先，以8℃/min的速率升温至250～350℃、保温30～60min，再以5℃/min的速率升温至800～900℃、保温90～120min；其中，氢气占保护气流体积比为5%～8%，气体流量为9～11ml/min。
17、通过六水氯化铁与柠檬酸钠的配合、利用弱配位配体络合二价铁离子，避免三价铁离子直接替换锌离子而出现的框架畸变、坍塌等问题；配合多官能团的引导，二价铁离子进入框架间隙、而非直接替换锌离子，形成“位点共存”结构，确保整个框架的稳定性、同时也能够暴露更多的活性位点；通过混合气氛的高温煅烧，有效抑制煅烧过程中fe、n的氧化团聚，确保更多的fe-nx活性位点的生成与暴露。
18、以下是本发明方案所具备的技术效果：
19、本发明通过六水硝酸锌与硝酸银共同溶解于去离子水中，通过2-甲基咪唑、2-（3-氨基丙基）咪唑、2-（吡啶-2-基甲基）咪唑与2-（羧甲基）-4-（吡啶基）咪唑组成的混合配体粉末溶于甲醇溶液中，并加甲醇配体溶液加入双金属沿溶液中，然后再加入六水氯化铁与柠檬酸钠的甲醇溶液，经离心洗涤、真空干燥后进行高温热解，获得银、铁共掺杂氮碳的氧还原催化剂材料，实现在fe-n-c催化剂中引入ag的共掺杂，实现均匀分散的ag对催化剂结构与活性位点的调控以及双金属活性中心位点的协同，进而形成节状纳米管结构特征的催化剂材料，为orr催化过程提供了足够的活性位点表面与有效的物质转移通道、氧还原性能强，同时显著提升了以该催化剂材料组装的燃料电池的产电性能。
1.一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述六水硝酸锌与硝酸银的摩尔比为1：2～2.2，六水硝酸锌与去离子水的质量体积比为0.595g：15ml。
3.根据权利要求1或2所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述混合配体粉末包括2-甲基咪唑、2-（3-氨基丙基）咪唑、2-（吡啶-2-基甲基）咪唑与2-（羧甲基）-4-（吡啶基）咪唑，且它们之间的质量百分比为48%～52%、23%～27%、13%～17%、8%～12%。
4.根据权利要求1或3所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述混合配体粉末与甲醇溶液的质量体积比为2.6272g：15ml，去离子水与甲醇溶液的体积比为1：1。
5.根据权利要求1所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤一中溶液b加入溶液a为缓慢滴加，滴加温度为25～30℃，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为10～12h。
6.根据权利要求1所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述六水氯化铁与六水硝酸锌、柠檬酸钠的摩尔比为1：5.5～5.8：0.5～1；六水氯化铁与甲醇溶液的质量体积比为0.0675g：15ml。
7.根据权利要求1所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中溶液c形成的超声波辅助时间为28～32min，超声波功率为200～300w、频率为40khz；磁力搅拌速率为500～600rpm，搅拌时间为10～12h。
8.根据权利要求1所述的一种银铁氮共掺杂碳的氧还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中高温热解具体为：在氮气与氢气的保护气流下，首先，以8℃/min的速率升温至250～350℃、保温30～60min，再以5℃/min的速率升温至800～900℃、保温90～120min；其中，氢气占保护气流体积比为5%～8%，气体流量为9～11ml/min。