CN112349916B - 一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂及其制备方法与应用，属于聚合物电解质膜燃料电池领域。将Ce前驱体溶解在水中，配体溶解在乙醇中，两溶液混合后反应，得到Ce基金属有机框架。加入到含有一定量表面活性剂的乙醇中，反应后得到功能化的Ce基金属有机框架。进一步与铁前驱体及硝酸锌分散在甲醇中，与含2‑甲基咪唑的甲醇混合，搅拌反应、热处理得铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂。本发明制得的形貌独特的双金属有机框架复合电催化剂，通过氧化铈与Fe‑N‑C及N‑C结构之间的作用，使得电催化剂的活性及耐久性得到有效提高。所述铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂具有高氧还原活性，可应用于聚合物电解质膜燃料电池。

Description

一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂及其制备 方法与应用
技术领域
本发明属于聚合物电解质膜燃料电池领域，具体涉及一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
如今广泛使用的化石燃料正面临污染严重、效率低以及原材料短缺等问题，而聚合物电解质膜燃料电池作为一种清洁能源技术，它实际上是一种能将燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，具有高能量密度、高效率、环境友好等优点，已受到世界各国的高度重视。与阳极氢氧化反应相比，阴极氧还原反应动力学是限制燃料电池能量转化效率、成本和稳定性的主要因素之一。目前，阴极氧还原反应主要使用贵金属铂进行催化，铂的成本高且储量低，长期以来一直制约着燃料电池的发展。非贵金属电催化剂具有成本低、原材料来源丰富等特点，被认为未来可以取代贵金属铂，因此非贵金属材料铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂的研究就变得很有意义和价值。
据报道，单一的铁掺杂ZIF8或Ce基金属有机框架材料均具有一定氧还原催化活性，而二者的复合材料还鲜有报道，更没有关于其催化性能的研究。
2017年，Yu Yu等人(Yu Yu,et al.Journal of Materials Chemistry A,2017,5,6656)将氧化铈担载在石墨烯层上，制备了三明治结构的纳米复合催化剂，首次发现了氧化铈的氧还原催化能力，在碱性条件下，其半波电位可达0.81V(vs.RHE)，与商业Pt/C催化剂接近。
2018年，Wei Xia等人(Wei Xia,et al.Chemical Communications，2017,54,1623)通过共配位的方法，将铈、钴离子与二甲基咪唑配位，得到Ce掺杂的ZIF67材料，其半波电位达0.83V(vs.RHE)，同时经过1000圈耐久性测试其性能并未发生显著降低。
2017年，Yuanjun Chen等人(Yuanjun Chen et al.Angewandte ChemieInternational Edition，2017,56,6937-6947)通过限域作用，将Fe前驱体封装在ZIF8的框架中，热解后得到了单原子分散的Fe-N-C电催化剂，表现出优异的氧还原活性和耐久性，其性能远超商业Pt/C催化剂。
上述的研究都是关于单一的铁掺杂ZIF8或Ce基金属有机框架组分的研究，虽然对于各单一组分均有一定氧还原活性，但由于在Ce基金属有机框架表面较难原位生长ZIF8，尚无将二者复合的研究，同时由于缺乏二者的协同作用，电催化剂的活性和耐久性还有待于进一步提高。
发明内容
本发明通过将铁掺杂的ZIF8原位生长在功能化的Ce基金属有机框架表面，构建了氧化铈/铁-氮-碳界面，有效提升两组分的协同作用，具有高的氧还原反应催化活性，在碱性条件下半波电位相比商业的Pt/C催化剂正移42mV，同时经过10000圈耐久性测试半波电位无明显降低。
本发明的目的在于提供一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂的制备方法，该方法原料易得、易于控制、环境友好、条件温和，得到的铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂形貌独特，同时具有很高的氧还原催化活性。
一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将Ce前驱体溶解在水中，配体溶解在乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce前驱体与配体物质的量的比为1:0.1-4，搅拌反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥得到Ce基金属有机框架；
2)将得到的Ce基金属有机框架分散在含有一定量表面活性剂的乙醇中，搅拌反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥得到功能化的Ce基金属有机框架；
3)将功能化的Ce基金属有机框架与铁前驱体及硝酸锌分散在甲醇中，随后与含有2-甲基咪唑的甲醇溶液混合，混合溶液中，Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1-10:2-16，以300-900rpm的搅拌速率进行反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛下在700-950℃下进行热处理，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂。
进一步地，上述技术方案中，步骤1)和步骤2)中反应条件均为室温下反应1-12h；步骤2)中表面活性剂与Ce基金属有机框架质量比为1:0.5-1.5。
进一步地，上述技术方案中，步骤3)中反应条件为20-60℃下反应2-10h；步骤3)中热处理的时间为0.5-3h；步骤1)～步骤3)中所述纯化包括乙醇洗涤。
进一步地，上述技术方案中，所述Ce前驱体为碳酸铈、醋酸铈、硝酸铈铵、硝酸铈、硫酸铈、溴化铈、碘化铈、异丙醇铈中的一种、两种或两种以上。
进一步地，上述技术方案中，所述配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、2-氯对苯二甲酸、2-碘对苯二甲酸、硝基对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸、1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、5-硝基-1,2,3-苯三甲酸中的一种、两种或两种以上。
进一步地，上述技术方案中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸钾、油酸钾、硬脂酸钾、溴化十二烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵、十二烷基苯磺酸钠、氯化十二烷基铵、辛烷基磺酸钠、双十二烷基二甲基溴化铵中的一种、两种或两种以上。
进一步地，上述技术方案中，所述铁前驱体为乙酰丙酮铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、草酸铁、溴化铁、碘化铁、氯化血红素、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉铁中的一种、两种或两种以上。
进一步地，上述技术方案中，所述惰性气氛包括氦气、氩气、氖气中的一种、两种或两种以上。
本发明还提供了所述的制备方法制备得到的铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂。
本发明还提供了铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂在制备质子交换膜燃料电池中的应用。
通过将铁掺杂的ZIF8原位生长在功能化的Ce基金属有机框架表面得到铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂，与普通的非贵金属氧还原电催化剂相比，主要具有以下优点：(1)铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架本身具有较高氧还原活性，两者的结合有助于最大化催化剂的催化活性；(2)氧化铈的存在有效消除氧还原反应过程中产生的有害物种过氧化氢，提高了电催化剂的稳定性；(3)构建了氧化铈/铁-氮-碳界面，增强了二者协同作用，使催化剂性能显著提高。该方法为聚合物电解质膜燃料电池非贵金属电催化剂的制备提供了新的设计思路。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的电催化剂的透射电镜图。
图2是本发明实施例1制备的电催化剂在碱性氧还原反应中的极化曲线。
图3是本发明实施例1制备的电催化剂在耐久性测试前后氧还原反应中的极化曲线。
图4是本发明实施例4和实施例8使用不同铁前驱体制备的电催化剂在碱性氧还原反应中的极化曲线。
图5是本发明实施例10-12使用不同Ce前驱体制备的Ce基金属有机框架的透射电镜图；图中，A为以硝酸铈为Ce前驱体；B为以醋酸铈为Ce前驱体；C为以硫酸铈为Ce前驱体；D为以硝酸铵铈为Ce前驱体。
图6是对比例1中采用不同Ce与配体物质的量比例制备的Ce-BTC金属有机框架的透射电镜图；图中，A为Ce与配体的物质的量比例为1：1，B为Ce与配体的物质的量比例为1：5。
图7是对比例2中采用十二烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂制备的电催化剂的透射电镜图。
图8是对比例3中采用不同Zn与Ce的比例制备的电催化剂的透射电镜图。
图9是对比例4中采用不同Zn与2-甲基咪唑的比例制备的电催化剂的透射电镜图。
图10是对比例5中采用不同搅拌速率制备的电催化剂的透射电镜图。
图11是对比例6中采用不同热处理温度制备的电催化剂在碱性氧还原反应中的极化曲线。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，420mg均苯三甲酸(配体)溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:1，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将100mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，混合溶液中Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、乙醇洗涤、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图1，制备得到的铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂中铁掺杂ZIF8均匀生长在Ce-BTC金属有机框架表面。
如图2，采用标准三电极法测定电化学性能，复合电催化剂制成薄膜工作电极，测试条件：25℃下氧气饱和的0.1mol/L的KOH水溶液中，在0-1.2V(vs.RHE)的电压下进行电位扫描测试。复合电催化剂(FeNC CeO2)的半波电位可达0.902V(vs.RHE)，相比商业Pt/C正移42mV。
如图3，采用标准三电极法测定电化学性能，复合电催化剂制成薄膜工作电极，测试条件：在25℃氧气饱和的0.1mol/L的KOH水溶液中，在0.6-1.2V(vs.RHE)的电位区间内进行动电位耐久性测试。10000圈扫描后，复合电催化剂(FeNC CeO2)的半波电位仅负移8mV，而商业Pt/C负移44mV。
实施例2～8
采用不同种类的铁前驱体制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将乙酰丙酮铁替换成硝酸铁(实施例2)、氯化铁(实施例3)、硫酸铁(实施例4)、草酸铁(实施例5)、溴化铁(实施例6)、碘化铁(实施例7)、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉铁(实施例8)，其余步骤不变。
实施例2～8制备的复合电催化剂在碱性氧还原反应中电化学性能的测试方法同实施例1，采用Fe前驱体为硝酸铁(实施例4)和meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉铁(实施例8)制备的电催化剂测试结果如图4，使用不同Fe前驱体所制备的电催化剂的氧还原活性测试结果与实施例1所述采用乙酰丙酮铁制备的电催化剂的氧还原活性相差不大。
实施例9～15
采用不同种类的铈前驱体制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将硝酸铈替换成碳酸铈(实施例9)、醋酸铈(实施例10)、硝酸铈铵(实施例11)、硫酸铈(实施例12)、溴化铈(实施例13)、碘化铈(实施例14)、异丙醇铈(实施例15)，其余步骤不变。
使用Ce前驱体为醋酸铈(实施例10)、硫酸铈(实施例12)和硝酸铵铈(实施例11)制备的Ce基金属有机框架的透射电镜图如图5所示，使用不同Ce前驱体所制备的Ce基金属有机框架形貌与实施例1所述采用硝酸铈制备Ce基金属有机框架形貌相差不大。
实施例16
采用不同Ce前驱体与配体的比例制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比变为1:2，其余步骤不变。
实施例16制备的复合电催化剂的测试方法同实施例1，测试结果与实施例1相差不大。
实施例17
采用不同Zn与2-甲基咪唑的比例制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将Zn与2-甲基咪唑的比例物质的量的比变为1:6，其余步骤不变。
实施例17制备的复合电催化剂的测试方法同实施例1，测试结果与实施例1相差不大。
实施例18
采用不同搅拌速率制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将搅拌速率变为500rpm，其余步骤不变。
实施例18制备的复合电催化剂的测试方法同实施例1，测试结果与实施例1相差不大。
实施例19
采用不同热处理温度制备铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂：
具体方法同实施例1，区别在于将热处理温度变为950℃，其余步骤不变。
实施例19制备的复合电催化剂的测试方法同实施例1，测试结果与实施例1相差不大。
对比例1
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，2250mg均苯三甲酸(配体)溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:5，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将100mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，混合溶液中Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图6，图6A为Ce与配体的物质的量比例为1：1时制备的Ce-BTC金属有机框架，图6B为Ce与配体的物质的量比例为1：5时制备的Ce-BTC金属有机框架；相比之下，Ce与配体的物质的量比例为1:5时，Ce-BTC金属有机框架的结构发生聚集，难以实现后续ZIF8的原位生长。
对比例2
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，420mg均苯三甲酸溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:1，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g十二烷基三甲基溴化铵的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将100mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，混合溶液中Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图7，当十二烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂时，后续的ZIF8难以实现在Ce金属有机框架表面原位生长，导致脱落。
对比例3
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，2250mg均苯三甲酸溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:5，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将50mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:0.5:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图8，由于Ce-BTC含量降低，样品中大量ZIF8没有位点生长，无法与Ce-BTC产生协同效应。
对比例4
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，2250mg均苯三甲酸溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:5，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将50mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:1，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图9，添加2-甲基咪唑的比例降低，得到ZIF8的颗粒粒径明显增加，难以担载在Ce金属有机框架上。
对比例5
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，2250mg均苯三甲酸溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:5，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将50mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，混合溶液中Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为100rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛900℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图10，降低搅拌速率，部分ZIF8没有担载在Ce金属有机框架上，同时得到的ZIF8粒径也有所增加。
对比例6
将868mg硝酸铈溶解在25mL水中，2250mg均苯三甲酸溶解在25mL乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce与配体均苯三甲酸物质的量的比为1:5，室温反应1h，随后离心、干燥得到Ce-BTC金属有机框架。将得到的Ce-BTC金属有机框架分散在含有0.4g聚乙烯吡咯烷酮的乙醇中，室温下搅拌反应6h，随后经离心、干燥得到功能化的Ce-BTC金属有机框架。将50mg功能化的Ce-BTC金属有机框架与141mg乙酰丙酮铁及1.19g硝酸锌分散在30mL甲醇中，随后与将含1.314g 2-甲基咪唑的15mL甲醇溶液混合，混合溶液中Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:1:4，在25℃条件下反应2h，控制搅拌速率为300rpm，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛1000℃热处理2h，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce-BTC金属有机框架复合电催化剂。
如图11，提高热处理的温度，大部分ZIF8框架结构坍塌，活性位丢失，导致氧还原电催化活性不佳。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将Ce前驱体溶解在水中，配体溶解在乙醇中，溶解完全后将两溶液在搅拌条件下混合均匀，其中，Ce前驱体与配体物质的量的比为1:0.1-4，搅拌反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥得到Ce基金属有机框架；
2)将得到的Ce基金属有机框架分散在含有一定量表面活性剂的乙醇中，搅拌反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥得到功能化的Ce基金属有机框架；
3)将功能化的Ce基金属有机框架与铁前驱体及硝酸锌分散在甲醇中，随后与含有2-甲基咪唑的甲醇溶液混合，混合溶液中，Zn、Ce及2-甲基咪唑的物质的量比为1:(1-10):(2-16)，以300-900rpm的搅拌速率进行反应，反应完成后，经离心、纯化、干燥，将产物在惰性气氛下在700-950℃下进行热处理，最终得到铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂。
2.根据权利要求1所 述的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中反应条件均为室温下反应1-12h；步骤2)中表面活性剂与Ce基金属有机框架质量比为1:(0.5-1.5)。
3.根据权利要求1所 述的制备方法，其特征在于，步骤3)中反应条件为20-60℃下反应2-10h；步骤3)中热处理的时间为0.5-3h；步骤1)～步骤3)中所述纯化包括乙醇洗涤。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Ce前驱体为碳酸铈、醋酸铈、硝酸铈铵、硝酸铈、硫酸铈、溴化铈、碘化铈、异丙醇铈中的一种、两种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、2-氯对苯二甲酸、2-碘对苯二甲酸、硝基对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸、1,2,3- 苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、5-硝基-1,2,3-苯三甲酸中的一种、两种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸钾、油酸钾、硬脂酸钾、溴化十六烷基三甲基铵、十二烷基苯磺酸钠、辛烷基磺酸钠中的一种、两种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铁前驱体为乙酰丙酮铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、草酸铁、溴化铁、碘化铁、氯化血红素、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉铁中的一种、两种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛包括氦气、氩气、氖气中的一种、两种或两种以上。
9.权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂。
10.权利要求9所述的铁掺杂ZIF8与Ce基金属有机框架复合电催化剂在聚合物电解质膜燃料电池中的应用。
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