[發(fā)明專利]一種用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310308749.8
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103341359A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王殿龍;李忠宏;朱俊生
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J35/10;B82Y40/00;H01M4/92
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

鉛酸電池安全性好、價格低，是目前二次電池市場占有率最高的電池，而且由于不斷出現(xiàn)先進鉛酸電池新技術(shù)，給鉛酸電池行業(yè)帶來了新的活力，如超級電池、Pb-C電池、雙極性電池等。其中，用于電動汽車的動力Pb-C電池和用于風(fēng)、光電的儲能型Pb-C電池因克服了負極硫酸鹽化，具有充電速度快、使用壽命長等優(yōu)點，隨著電動汽車和光伏、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場前景廣闊。由于Pb-C電池為了克服負極硫酸鹽化，在負極中添加了較多的碳材料，因此增加了析氫速率，導(dǎo)致電池失水加快，影響電池壽命。本發(fā)明的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑，能夠在常溫下催化Pb-C電池中的氫氧復(fù)合反應(yīng)，有效消除Pb-C電池失水，提高電池的使用壽命。

現(xiàn)有的用于鉛酸電池的消氫催化劑是采用鈀珠，催化效果不明顯，主要是因為鈀珠顆粒較大，比表面積較小，催化活性較低，因而催化效率較低。所以不適用于析氫量較多的Pb-C電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有鉛酸電池的消氫催化劑由于鈀珠顆粒較大、比表面積較小從而導(dǎo)致催化活性和催化效率低，不適用于析氫量較多的鉛酸電池的問題，提供了一種用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑及其制備方法。

本發(fā)明一種用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑是由非晶態(tài)泡沫碳和鈀納米晶制成。

本發(fā)明一種用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑的制備方法，是通過以下步驟進行的：

一、海綿的前處理：a、將厚度0.5～5mm、孔徑0.01～2mm的開孔聚氨酯海綿在摩爾濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡5～10min，然后擠壓脫去開孔聚氨酯海綿中的氫氧化鈉溶液；b、將步驟a處理后的開孔聚氨酯海綿用去離子水清洗，然后擠壓脫去開孔聚氨酯中的去離子水，再吹干；c、重復(fù)步驟b操作2次，得到清洗后的開孔聚氨酯海綿；

二、在室溫條件下將清洗后的開孔聚氨酯海綿浸入浸漬液A中浸泡1～2min，然后擠壓脫去開孔聚氨酯海綿中的浸漬液A，再在120℃下固化20～30min，然后在室溫條件下浸入浸漬液B中浸泡0.5～1min，再吹開孔聚氨酯海綿至開孔聚氨酯海綿的孔洞均未被浸漬液B封住，然后在120℃下固化20～30min，再置于氬氣或氮氣保護的氣氛爐中在600-800℃條件下碳化1～2h，得到耐硫酸溶液腐蝕的非晶態(tài)泡沫碳；其中浸漬液A為質(zhì)量濃度為9%的草酸糠醇溶液，浸漬液B為質(zhì)量濃度為5%的草酸糠醇溶液；

三、在室溫下將步驟二得到的耐硫酸溶液腐蝕的非晶態(tài)泡沫碳置于混合溶液A中進行粗化處理2～5min，得到粗化后的非晶態(tài)泡沫碳；其中混合溶液A由質(zhì)量濃度為98%的硫酸和鉻酐組成，所述的質(zhì)量濃度為98%的硫酸在混合溶液A中的濃度為100-200mL/L，所述的鉻酐在混合溶液A中的濃度為100-200g/L；

四、在室溫下將粗化后的非晶態(tài)泡沫碳浸入到混合溶液B中活化處理5min，得到活化后的非晶態(tài)泡沫碳；其中混合溶液B由質(zhì)量濃度為36%的鹽酸和氯化亞錫組成，所述的質(zhì)量濃度為36%的鹽酸在混合溶液B中的濃度為50mL/L，所述的氯化亞錫在混合溶液B中的濃度為30g/L；

五、在室溫下將活化后的非晶態(tài)泡沫碳浸入到混合溶液C中敏化處理5min，得到敏化處理后的非晶態(tài)泡沫碳；其中混合溶液C由質(zhì)量濃度為36%的鹽酸和氯化鈀組成，所述的質(zhì)量濃度為36%的鹽酸在混合溶液C中的濃度為8mL/L，所述的氯化鈀在混合溶液C中的濃度為0.5g/L；

六、將敏化處理后的非晶態(tài)泡沫碳浸入到化學(xué)鍍鈀溶液中，在50～60℃下化學(xué)鍍鈀10～30min，得到非晶態(tài)泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑，即完成用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑的制備；其中敏化處理后的非晶態(tài)泡沫碳和化學(xué)鍍鈀溶液的質(zhì)量比為1:（20～50）。

本發(fā)明制備的用于Pb-C電池的泡沫碳載鈀消氫催化劑，具有納米晶結(jié)構(gòu)，比表面積大，耐硫酸溶液腐蝕，催化活性高，能夠在室溫下催化氫氣和氧氣的化合。本發(fā)明采用耐硫酸溶液腐蝕的非晶態(tài)泡沫碳為模板，化學(xué)沉積鈀納米晶催化劑的方法，由于在泡沫碳上沉積的鈀具有納米結(jié)構(gòu)，所制得的納米鈀粒徑較小，僅22nm，具有較強的催化活性。再加上泡沫碳具有很高的比表面積，透氣性好，不宜被生成的水淹沒，使得所發(fā)明的泡沫碳載鈀納米晶消氫催化劑在室溫下具有很高的催化活性。

附圖說明

圖1是試驗1中步驟一得到的開孔聚氨酯海綿的SEM照片；