[發(fā)明專利]氧化鐵/載體催化劑的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310111944.1 | 申請日： | 2009-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN103223340A | 公開（公告）日： | 2013-07-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉世鈞;黃家宏;黃文星;黃俊凱 | 申請（專利權(quán)）人： | 國立成功大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/745 | 分類號： | B01J23/745 |
| 代理公司： | 北京匯智英財(cái)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11301 | 代理人： | 劉祖芬 |
| 地址： | 中國臺灣臺南*** | 國省代碼： | 中國臺灣;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 氧化鐵 載體 催化劑 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于一種催化劑制備方法，特別是關(guān)于一種利用該鐵絡(luò)合物制作氧化鐵/載體催化劑的制備方法。
背景技術(shù)
催化劑主要當(dāng)作一種促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的催化劑。目前在石化和能源工業(yè)方面，主要應(yīng)用貴重金屬鉑當(dāng)作一種促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的催化劑。在石化工業(yè)方面，鉑催化劑能幫助增加石油的產(chǎn)量。此外，大多數(shù)汽車配備的廢氣凈化器，借助鉑催化劑催化，使一氧化碳及未燃燒的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成無害的二氧化碳和水蒸氣。在能源工業(yè)方面，發(fā)展燃料電池以供商業(yè)用途受到廣泛重視，因?yàn)槿剂想姵鼐哂懈咝芗暗团欧帕康葍?yōu)點(diǎn)，且排放出的只有無害的二氧化碳、水和空氣，被視為一種干凈能源的代表，其中，以鉑或鉑/碳黑為主的催化劑被大量應(yīng)用于燃料電池上，用以催化燃料電池中的氧化還原反應(yīng)。
然而，短期來說，包含少量鉑或鉑/碳黑的催化劑是可行的，但是長期應(yīng)用上，非貴重金屬勢必將成為一種降低成本的取代品。如果能以非貴重金屬催化劑取代貴重金屬催化劑例如鉑催化劑或鉑/載體催化劑，將能夠大為提升催化劑的應(yīng)用。例如燃料電池，尤其是質(zhì)子交換膜型燃料電池（PEMFC）內(nèi)的燃料電池膜電極組（Membrane?electrode?assembly,?MEA）制備成本因使用價(jià)格昂貴的鉑當(dāng)催化劑，無法使成本有效降低而大量生產(chǎn)。
近年來，數(shù)種相關(guān)非貴重金屬催化劑已被探索，其中包含氮化金屬（metal?nitrides），例如氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）及氮化鈷/碳黑催化劑（Co-N/C）、過渡金屬合金（transition?metal?alloys）及輝銅礦（chalcogenides）等。其中，利用氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）?以取代貴重金屬催化劑最為廣泛，主要目的是為解決貴重金屬運(yùn)用于燃料電池上造成的高花費(fèi)。
現(xiàn)有一種氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）制備方法，如英國《在固態(tài)高分子燃料電池氧化還原中，氮?dú)馐欠駮绊懸澡F為主的催化劑表現(xiàn)？》（Is?nitrogen?important?in?the?formulation?of?Fe-based?catalysts?for?oxygen?reduction?in?solid?polymer?fuel?cells??Electrochimica?Acta.?Vol.?42?No.?9,?pp.1379-1388,1997），為先將150毫克的二茂鐵（Ferrocene,?Fe（C5H5）2）溶解于一溶劑苯（benzene）中，然后將2克碳黑（XC-72R）加入該溶劑中攪拌混合。接著將該混合液加熱使溶劑蒸發(fā)，獲得一混合物。該混合物于75℃空氣中干燥獲得一干燥混合物，其鐵含量占重量百分比約2%。然后將該干燥混合物磨碎放置于一個(gè)石英盤中并放入一個(gè)通有氬氣（Ar）的石英管中，于室溫下進(jìn)行30分鐘。接著將該石英管放置于一個(gè)已預(yù)熱至1000℃的熔爐中，并將乙腈蒸氣（acetonitrile,CH3CN）通入該石英管中，進(jìn)行熱分解2小時(shí)。然后將該石英管移出該熔爐，此時(shí)仍繼續(xù)保持室溫氬氣的通入直到該石英管冷卻至室溫，便能夠獲得氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）。
然而，現(xiàn)有氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）制備方法借助將含鐵的混合物研磨使其顆粒變小再于熱分解過程中通入乙腈使該混合物中的鐵與乙腈中的氮結(jié)合形成氮化鐵/碳黑催化劑，其制備方法無法有效控制形成的催化劑顆粒大小、均勻度及分散性，造成催化劑比表面積無法增加進(jìn)而影響催化能力等缺點(diǎn)，無法真正取代貴重金屬催化劑。此外，現(xiàn)有氮化鐵/碳黑催化劑（Fe-N/C）制備方法中所使用的溶劑苯及乙腈為有毒物質(zhì)，將造成環(huán)境上的不良影響。
基于上述原因，確實(shí)有必要發(fā)展一種有別于現(xiàn)有氧化鐵/載體催化劑的制備方法，以克服如上所述的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的為改善上述問題，在于提供一種氧化鐵/載體催化劑的制備方法，其可以使氧化鐵/載體催化劑顆粒范圍分布小，以增加氧化鐵/載體催化劑顆粒均勻度。
本發(fā)明次一目的在于提供一種氧化鐵/載體催化劑的制備方法，其催化劑能夠增加氧化鐵/載體催化劑顆粒分散性。
本發(fā)明再一目的在于提供一種氧化鐵/載體催化劑的制備方法，其能夠增加氧化鐵/載體催化劑比表面積，以提升催化能力。
本發(fā)明又一目的在于提供一種氧化鐵/載體催化劑的制備方法，催化劑其能夠降低制備成本。
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