1.一种Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤;
步骤1):使用现有的改性Hummers方法,以石墨粉为原料,经过氧化,过滤,洗涤,透析,离心和干燥得到GO;
步骤2):取制备得到的GO加入到水中搅拌超声至均匀,记为溶液A;将配置一定质量比的一维的纤维素纳米纤丝与高N含量的芳纶纳米纤维分散液超声搅拌均匀记为溶液B,将A加入到B中,搅拌形成均匀的混合体溶液,放置在定向冷冻装置上进行定向冷冻干燥,得到复合气凝胶;
步骤3):将所获得的复合气凝胶放置在配置好的一定浓度的金属盐溶液中进行浸泡,再干燥后得到负载金属的复合气凝胶;
步骤4):将一定量的铁源和负载金属的复合气凝胶在惰性气体中高温碳化处理得到Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂;
碳化温度为800 900℃,碳化时间为1 4 h;
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所述定向冷冻装置下层为液氮、中层为铜块,铜块浸没一半在液氮,上层为放置样品的容器;
所述步骤3)中金属盐溶液氯化镉半(五水合物)溶液,所述步骤4)中铁源为二茂铁。
2.根据权利要求1所述的一种Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中二茂铁与气凝胶的比例为5:1 1:15。
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3.根据权利要求1所述的一种Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中GO的添加量为5‑25 mg,所述步骤2)中溶液A与溶液B的固含量比例为1:1 1:10,一维的纤维素纳米纤丝与高N含量的芳纶纳米纤维质量比为2:1 1:6。
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4.根据权利要求1所述的一种Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中金属盐溶液浓度为0.2 mol/L 0.6 mol/L。
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5.根据权利要求1所述的一种Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤4)包括:将二茂铁与步骤3)得到的复合气凝胶放置在带盖密封的氧化铝坩埚的前后两侧,在氩气下进行碳化处理,升温速率为1 °C/min 10 °C/min,得到Fe单~原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂。
6.基于权利要求1‑5任一项所述方法制备的Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂,其特征在于,所述Fe单原子负载的N掺杂碳气凝胶电催化剂应用于金属‑空气电池。