CN112575347A - 一种多孔Fe/C复合催化剂及其通过碱金属盐限域的制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔Fe/C复合催化剂及其通过碱金属盐限域的制备方法与应用。该方法包括：将铁源和对苯二甲酸溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，升温进行溶剂热反应，冷却至室温并进行离心洗涤，干燥，得到铁基MOF粉体，将得到的铁基MOF粉体分散于碱金属溶液中，冷冻干燥后，在保护性气体氩气气氛下进行热处理，最后在洗去碱金属盐后，再进行酸洗，离心收集沉淀，干燥，得到具有多孔结构的Fe/C复合材料。该复合材料在电催化氮还原(NRR)领域表现出优异的催化活性，在0.1M Li₂SO₄电解液中，‑0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨产率1.25μg h^{‑ 1}mg_cat ^‑1，法拉第效率为0.59％。

Description

一种多孔Fe/C复合催化剂及其通过碱金属盐限域的制备方法 与应用

技术领域

本发明涉及到氮还原的技术领域，特别涉及到一种多孔Fe/C复合催化剂及其通过碱金属盐限域的制备方法与应用。

背景技术

氨作为氮肥对维持世界人口增长做出了巨大的贡献，其在国防、医药、工业上也都扮演着举足轻重的角色。由于氨很容易在轻压力和低温下液化，易于存储、运输和使用，还能被输送到发电厂产生无碳电力。因此，在未来，人们对于氨的需求量将越来越大。目前工业合成氨沿用的

法引发了现代农业的绿色革命，但是集中的氨生产并不适合分布式的农业特征。而且哈伯法效率虽高，但其高温和高压的苛刻反应条件消耗了约全球2％的能源，产生了约1％的全球CO₂排放。尽管氨工业已经实现和新型煤化工、制氢技术等工业技术联产，然而并未改变其高耗能的现状。因此，人们一直致力于寻求温和生产条件合成氨，从而降低能耗，保护环境。

将电能引入合成氨过程一直是倍受关注的研究领域之一。电化学合成氨有利于创设与固氮酶相似的协同活化和还原合成的固氮环境，提供比现行

合成氨更便宜的氨。在未来当由于能源危机导致石油、煤炭等合成氨原料价格大幅度上将致使

合成氨成本成倍增长时，电化学合成氨将不失为一种有益的选择，因此电化学合成氨研究具有巨大的潜在应用前景。但其缓慢的反应动力学和超低的选择性严重阻碍了它的发展，因此，研究高选择性、高稳定性的氮还原催化剂，对合成氨工业进一步发展有十分重要的意义。

根据大量的文献报道，过渡金属由于具有含量丰富、廉价、无毒、易控等优点有望成为电催化氮还原合成氨的理想电催化剂。而作为固氮酶主要元素之一的铁元素，在电催化氮还原合成氨中可能表现出的优异的高活性而备受关注。但目前对于铁元素多采取以杂原子掺杂的策略参与到电化学氮还原合成氨催化剂的制备中，没有很好的发挥出铁的低成本优势，同时，催化剂在氮气传质方面依然欠佳。如文献“ACS Catal.2018,8,10,9312–9319”中，将Fe箔在300℃条件下氧化后再通过原位还原制备得到Fe/Fe₃O₄催化剂，其在-0.3V(相对于标准氢电极)时有最大氨产率为0.19μg h^-1cm^-2，说明铁基催化剂是存在氮还原性能的，但在氮气的传质以及暴露的活性位点方面依然欠佳，氮还原性能有待进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多孔Fe/C复合催化剂及其通过碱金属盐限域的制备方法与应用。

本发明提供了一种基于碱金属盐限域作用而成的多孔铁基碳材料及其制备方法。该方法通过碱金属盐的限域作用，使得在热处理过程中防止金属发生团聚的同时，也限制了铁基MOF材料结构的坍塌，保持其多孔结构。这种简便快捷的制备方式，不仅有效保留了氮还原的活性位点-铁位点，同时维持的材料多孔结构更有利于氮气的传质，为电催化制氨选择性以及产率的提高提供了新的指导思想。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁元素试剂与对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，混合均匀以充分溶解，在反应釜中升温进行溶剂热反应，冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，得到铁基MOF粉末；

(2)将步骤(1)所述铁基MOF粉末分散于碱金属溶液中，得到混合液，冷冻干燥，在保护气氛下升温进行热处理，得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

(3)将步骤(2)所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将所述Fe/C粉末浸泡在酸性溶液中进行酸洗处理，离心取沉淀，洗涤，干燥得到所述多孔Fe/C复合催化剂。

进一步地，步骤(1)所述含铁元素试剂为六水合氯化铁、九水合硝酸铁、硫酸铁中的一种以上。

优选地，步骤(1)所述含铁元素试剂为六水合氯化铁。

进一步地，步骤(1)所述含铁元素试剂与对苯二甲酸的摩尔比为1-2：1-1.2。

优选地，步骤(1)所述含铁元素试剂与对苯二甲酸的摩尔比为2:1.1。

进一步地，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为100-150℃，溶剂热反应的时间为1-24h。

优选地，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为110℃-120℃，溶剂热反应的时间为2-5h。

进一步地，步骤(2)所述碱金属溶液为饱和的氯化钠溶液、饱和的氯化钾溶液中的一种以上；所述铁基MOF粉末与碱金属溶液的质量体积比为1-10：1mg/mL。

优选地，步骤(2)所述碱金属溶液为饱和的氯化钠溶液，其浓度≥0.36g/mL；所述铁基MOF粉末与碱金属溶液的质量体积比为2-5：1mg/mL。

进一步地，步骤(2)所述冷冻干燥包括：先将所述混合液在液氮环境中冷冻3-15min，然后转移到冷冻干燥机中在温度为-48～-52℃的条件下冷冻10-24h。

优选地，步骤(2)所述冷冻干燥包括：先将所述混合液在液氮环境中冷冻5-10min，然后转移到冷冻干燥机中在温度为-48～-52℃的条件下冷冻12-20h。

进一步地，步骤(2)所述保护气氛为氩气气氛或氮气气氛；所述热处理的温度为200-800℃，热处理的时间为1-120min，所述升温的速率为2-10℃/min。

优选地，步骤(2)所述保护气氛为氩气气氛。

优选地，步骤(2)所述热处理的温度为300-600℃，热处理的时间为3-60min，所述升温的速率为5-10℃/min。

进一步地，步骤(3)所述酸性溶液为硫酸溶液、盐酸溶液中的一种；所述酸性溶液的浓度为0.01-3mol/L，酸洗处理的时间为0.25h-12h。

优选地，步骤(3)所述酸性溶液为盐酸溶液，所述酸性溶液的浓度为0.5～1mol/L。

优选地，步骤(3)所述酸洗处理的时间为0.5h-2h。

本发明提供的一种由上述的制备方法制得的多孔Fe/C复合催化剂。

本发明提供的多孔Fe/C复合催化剂在电催化氮还原中的应用。

本发明提供的多孔Fe/C复合催化剂可以通过如下方法进行测试。该测试包括：在德国Gamry电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，用三电极系统进行测试，以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，铂片为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极；以0.1mol/L硫酸锂溶液为电解液；以H型玻璃电解槽为电解反应装置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)本发明提供的制备方法，通过采用碱金属盐包覆MOF材料的策略，限制了在热解过程中金属中心的团聚，同时有效保留着MOF材料的多孔结构。这种多孔结构能够加快氮气的传质，具有比较大的活性面积，同时能够使得其中的催化活性位点更多的暴露出来，与氮气进行有效的接触。本发明制备方法简单，所用材料廉价易得。

(2)本发明制备的多孔Fe/C复合催化剂在电催化氮还原(NRR)领域表现出优异的催化活性，在0.1M Li₂SO₄电解液中，-0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨产率1.25μgh^-1mg_cat ^-1，法拉第效率为0.59％。

附图说明

图1为实施例1中步骤二中制备的干燥后的材料的低倍扫描电镜(SEM)图片；

图2为实施例1中制备多孔Fe/C复合材料的高倍扫描电镜(SEM)图片；

图3为实施例1中制备多孔Fe/C复合材料的能谱图；

图4为实施例2中制备多孔Fe/C复合材料的高倍扫描电镜(SEM)图片；

图5为实施例3中制备多孔Fe/C复合材料的高倍扫描电镜(SEM)图片。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

实施例1

第一步：将0.675g六水合三氯化铁、0.206g对苯二甲酸溶解至30mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声混合30min后，移至50mL的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在110℃烘箱中水热5h，自然冷却至室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇分别洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到铁基MOF粉末。

第二步：将50mg的铁基MOF材料分散于体积为20mL的饱和的氯化钠溶液后，将其在液氮中冷冻10min，而后转移到冷冻干燥机中干燥20h，所述冷冻干燥机的温度调节为-50℃，得到干燥后的材料，如图1所示，碱金属盐颗粒能够很好地将铁基MOF材料包覆起来，从而起到限域作用；将干燥后的材料放置于管式加热炉中，在氩气气氛下，升温至600℃煅烧30min，升温速率为10℃/min，氩气流速为30mL/min，得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

第三步：将所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将Fe/C粉末分散在10mL的浓度为1mol/L的盐酸溶液中，以转速为600转/min的速度搅拌30min后，离心取沉淀，纯水洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到所述多孔Fe/C复合催化剂。如图2所示，制备的Fe/C复合材料具有明显的多孔结构；图3的能谱结果表明该复合材料仅有C、O、Fe三种元素，无其他元素存在。

第四步：对所得多孔Fe/C复合材料催化剂进行NRR性能测试。

1.称取2mg的多孔Fe/C复合催化剂，加入到200μL的无水乙醇中，同时加入20μL的Nafion溶液，超声30min得到均匀分散液。取100μL上述分散液，滴涂在干燥过的经处理后的亲水碳布上，其中亲水碳布表面积控制在1cm×1cm，自然晾干。

2.采用三电极体系，在德国Gamry电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，以铂片作为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以0.1mol/L的硫酸锂溶液作为电解液，以H型玻璃电解槽为反应装置。

3.以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，在三电极体系下和Ar气氛下，在0～-1.0V(相对于标准氢电极)的电位区间，以5mV/s的速度扫描50圈进行循环伏安测试，以对材料进行活化。

4.经循环伏安测试后，Ar气氛下，在-0.3V(相对标准氢电极)下进行多次为期2h的电解，并检测与更换电解液以排除杂质干扰，直至电解液中无氨被检出。

5.杂质干扰排除后，向电解液中通入氮气30min，待氮气饱和后进行为期2h的氮还原测试，电位分别设置为-0.3V、-0.4V、-0.5V、-0.6V、-0.7V(相对于标准氢电极)运行时间为7200s。

第五步：氨产量测试：分别取各个电位下运行2h后的电解液2mL，加入到2mL的1mol/L的氢氧化钠溶液(包含5wt％水杨酸以及5wt％二水合柠檬酸钠)中，并将其混合均匀，静置30s；其后，向其中加入1mL浓度为0.05mol/L的次氯酸钠溶液，并充分混合静置1min；最后再加入200μl浓度为1wt％的二水合亚硝基铁氰化钠。室温避光下静置2h后，用紫外光谱在400nm～800nm内进行光谱扫描，记录650nm处的吸光度数值，对照工作曲线最终得到氨的浓度。

经过上述测试，发现：通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂(实施例1制备的多孔Fe/C复合催化剂)应用到NRR效果优异，-0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨速率1.25μg h^-1mg_cat ^-1，法拉第效率为0.59％。

实施例2

第一步：将0.3375g六水合三氯化铁、0.103g对苯二甲酸溶解至30mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声混合30min后，移至50mL的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在100℃烘箱中水热24h，自然冷却至室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇分别洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到铁基MOF粉末。

第二步：将20mg的铁基MOF材料分散于体积为20mL的饱和的氯化钠溶液后，将其在液氮中冷冻3min，而后转移到冷冻干燥机中干燥10h，所述冷冻干燥机的温度调节为-50℃，将干燥后的材料放置于管式加热炉中，在氩气气氛下，升温至400℃煅烧60min，升温速率为5℃/min，氩气流速为30mL/min得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

第三步：将所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将Fe/C粉末分散在10mL的浓度为2mol/L的盐酸溶液中，以转速为600转/min的速度搅拌12h后，离心取沉淀，纯水洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到所述多孔Fe/C复合催化剂。如图4所示，制备的多孔Fe/C复合材料具有明显的多孔结构。

第四步：对所得多孔Fe/C复合材料催化剂进行NRR性能测试。

1.称取2mg的多孔Fe/C复合材料，加入到200μL的无水乙醇中，同时加入20μLNafion溶液，超声30min得到均匀分散液。取100μL上述分散液，滴涂在干燥过的经处理后的亲水碳布上，其中亲水碳布表面积控制在1cm×1cm，自然晾干。

2.采用三电极体系，在德国Gamry电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，以铂片作为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以0.1mol/L的硫酸锂溶液作为电解液，以H型玻璃电解槽为反应装置。

3.以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，在三电极体系下和Ar气氛下，在0～-1.0V(相对于标准氢电极)的电位区间，以5mV/s的速度扫描50圈进行循环伏安测试，以对材料进行活化。

4.经循环伏安测试后，Ar气氛下，在-0.3V(相对标准氢电极)下进行多次为期2h的电解，并检测并更换电解液以排除杂质干扰，直至电解液中无氨被检出。

5.杂质干扰排除后，向电解液中通入氮气30min，待氮气饱和后进行为期2h的氮还原测试，电位分别设置为-0.3V、-0.4V、-0.5V、-0.6V、-0.7V(相对于标准氢电极)运行时间为7200s。

第五步 氨产量测试：分别取各个电位下运行2h后的电解液2mL，加入到2mL的1mol/L的氢氧化钠溶液(包含5wt％水杨酸以及5wt％二水合柠檬酸钠)中，并将其混合均匀，静置30s。其后，向其中加入1mL浓度为0.05mol/L的次氯酸钠溶液，并充分混合静置1min。最后再加入200μl浓度为1wt％的二水合亚硝基铁氰化钠。室温避光下静置2h后，用紫外光谱在400nm～800nm内进行光谱扫描，记录650nm处的吸光度数值，对照工作曲线最终得到氨的浓度。

经过上述测试，发现：通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂(实施例2制备的多孔Fe/C复合催化剂)应用到NRR效果优异，-0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨速率1.25μg h^-1mg_cat ^-1，法拉第效率为0.59％。

实施例3

第一步：将0.675g六水合三氯化铁、0.206g对苯二甲酸溶解至30mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声混合30min后，移至50mL的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在150℃烘箱中水热1h，自然冷却至室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇分别洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到铁基MOF粉末。

第二步：将200mg的铁基MOF材料分散于体积为20mL的饱和的氯化钠溶液后，将其在液氮中冷冻15min，而后转移到冷冻干燥机中干燥24h，所述冷冻干燥机的温度调节为-50℃，将干燥后的材料放置于管式加热炉中，在氩气气氛下，升温至800℃煅烧1min，升温速率为8℃/min，氩气流速为30mL/min，得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

第三步：将所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将Fe/C粉末分散在10mL的浓度为3mol/L的盐酸溶液中，以转速为600转/min的速度搅拌15min后，离心取沉淀，纯水洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到所述多孔Fe/C复合催化剂。如图5所示，制备的多孔Fe/C复合材料具有明显的多孔结构。

第四步：对所得多孔Fe/C复合材料催化剂进行NRR性能测试。

1.称取2mg的多孔Fe/C复合催化剂，加入到200μL的无水乙醇中，同时加入20μL的Nafion溶液，超声30min得到均匀分散液。取100μL上述分散液，滴涂在干燥过的经处理后的亲水碳布上，其中亲水碳布表面积控制在1cm×1cm，自然晾干。

2.采用三电极体系，在德国Gamry电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，以铂片作为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以0.1mol/L的硫酸锂溶液作为电解液，以H型玻璃电解槽为反应装置。

3.以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，在三电极体系下和Ar气氛下，在0～-1.0V(相对于标准氢电极)的电位区间，以5mV/s的速度扫描50圈进行循环伏安测试，以对材料进行活化。

4.经循环伏安测试后，Ar气氛下，在-0.3V(相对标准氢电极)下进行多次为期2h的电解，并检测并更换电解液以排除杂质干扰，直至电解液中无氨被检出。

5.杂质干扰排除后，向电解液中通入氮气30min，待氮气饱和后进行为期2h的氮还原测试，电位分别设置为-0.3V、-0.4V、-0.5V、-0.6V、-0.7V(相对于标准氢电极)运行时间为7200s。

第五步 氨产量测试：分别取各个电位下运行2h后的电解液2mL，加入到2mL的1mol/L的氢氧化钠溶液(包含5wt％水杨酸以及5wt％二水合柠檬酸钠)中，并将其混合均匀，静置30s。其后，向其中加入1mL浓度为0.05mol/L的次氯酸钠溶液，并充分混合静置1min。最后再加入200μl浓度为1wt％的二水合亚硝基铁氰化钠。室温避光下静置2h后，用紫外光谱在400nm～800nm内进行光谱扫描，记录650nm处的吸光度数值，对照工作曲线最终得到氨的浓度。

经过上述测试，发现：通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂(实施例3制备的多孔Fe/C复合催化剂)应用到NRR效果优异，-0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨速率1.25μg h^-1mg_cat ^-1，法拉第效率为0.59％。

实施例4

第一步：将0.675g六水合三氯化铁、0.206g对苯二甲酸溶解至30mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声混合30min后，移至50mL的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在125℃烘箱中水热12h，自然冷却至室温，用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇分别洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到铁基MOF粉末。

第二步：将100mg的铁基MOF材料分散于体积为20mL的饱和的氯化钠溶液后，将其在液氮中冷冻7min，而后转移到冷冻干燥机中干燥15h，所述冷冻干燥机的温度调节为-50℃；将干燥后的材料放置于管式加热炉中，在氩气气氛下，升温至200℃煅烧120min，升温速率为2℃/min，氩气流速为30mL/min，得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

第三步：将所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将Fe/C粉末分散在10mL的浓度为0.01mol/L的盐酸溶液中，以转速为600转/min的速度搅拌10h后，离心取沉淀，纯水洗涤三次后置于80℃烘箱中干燥，得到所述多孔Fe/C复合催化剂。实施例4制备的多孔Fe/C复合材料在电镜观察下同样具有多孔结构，可参照图5所示。

第四步：对所得多孔Fe/C复合材料催化剂进行NRR性能测试。

1.称取2mg的多孔Fe/C复合催化剂，加入到200μL的无水乙醇中，同时加入20μLNafion溶液，超声30min得到均匀分散液。取100μL上述分散液，滴涂在干燥过的经处理后的亲水碳布上，其中亲水碳布表面积控制在1cm×1cm，自然晾干。

2.采用三电极体系，在德国Gamry电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，以铂片作为对电极，Ag/AgCl为参比电极，以0.1mol/L的硫酸锂溶液作为电解液，以H型玻璃电解槽为反应装置。

3.以涂有多孔Fe/C复合材料的亲水碳布为工作电极，在三电极体系下和Ar气氛下，在0～-1.0V(相对于标准氢电极)的电位区间，以5mV/s的速度扫描50圈进行循环伏安测试，以对材料进行活化。

4.经循环伏安测试后，Ar气氛下，在-0.3V(相对标准氢电极)下进行多次为期2h的电解，并检测并更换电解液以排除杂质干扰，直至电解液中无氨被检出。

5.杂质干扰排除后，向电解液中通入氮气30min，待氮气饱和后进行为期2h的氮还原测试，电位分别设置为-0.3V、-0.4V、-0.5V、-0.6V、-0.7V(相对于标准氢电极)运行时间为7200s。

第五步 氨产量测试：分别取各个电位下运行2h后的电解液2mL，加入到2mL的1mol/L的氢氧化钠溶液(包含5wt％水杨酸以及5wt％二水合柠檬酸钠)中，并将其混合均匀，静置30s。其后，向其中加入1mL浓度为0.05mol/L的次氯酸钠溶液，并充分混合静置1min。最后再加入200μl浓度为1wt％的二水合亚硝基铁氰化钠。室温避光下静置2h后，用紫外光谱在400nm～800nm内进行光谱扫描，记录650nm处的吸光度数值，对照工作曲线最终得到氨的浓度。

经过上述测试，发现：通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂(实施例4制备的多孔Fe/C复合催化剂)应用到NRR效果优异，-0.5V(相对于标准氢电极)下取得最大产氨速率1.25μg h^-1mg_cat ^-1，法拉第效率为0.59％。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将含铁元素试剂与对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，混合均匀，升温进行溶剂热反应，冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，得到铁基MOF粉末；

(2)将步骤(1)所述铁基MOF粉末分散于碱金属溶液中，得到混合液，冷冻干燥，在保护气氛下升温进行热处理，得到Fe/C与碱金属盐的混合粉末；

(3)将步骤(2)所述Fe/C与碱金属盐的混合粉末洗涤，洗去碱金属盐，得到Fe/C粉末，将所述Fe/C粉末浸泡在酸性溶液中，进行酸洗处理，离心取沉淀，洗涤，干燥得到所述多孔Fe/C复合催化剂。

2.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(1)所述含铁元素试剂为六水合氯化铁、九水合硝酸铁、硫酸铁中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(1)所述含铁元素试剂与对苯二甲酸的摩尔比为1-2：1-1.2。

4.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为100-150℃，溶剂热反应的时间为1-24h。

5.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(2)所述碱金属溶液为饱和的氯化钠溶液、饱和的氯化钾溶液中的一种以上；所述铁基MOF粉末与碱金属溶液的质量体积比为1-10：1mg/mL。

6.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(2)所述冷冻干燥包括：先将所述混合液在液氮环境中冷冻3-15min，然后在温度为-48～-52℃的条件下冷冻10-24h。

7.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(2)所述保护气氛为氩气气氛或氮气气氛；所述热处理的温度为200-800℃，热处理的时间为1-120min，所述升温的速率为2-10℃/min。

8.根据权利要求1所述的通过碱金属盐限域制备多孔Fe/C复合催化剂的方法，其特征在于，步骤(3)所述酸性溶液为硫酸溶液、盐酸溶液中的一种；所述酸性溶液的浓度为0.01-3mol/L，酸洗处理的时间为0.25h-12h。

9.一种由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的多孔Fe/C复合催化剂。

10.权利要求9所述的多孔Fe/C复合催化剂在电催化氮还原中的应用。

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