[發明專利]一種黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法

有效

• 申請號: 201710339066.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107170998B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 徐群杰;吳桐;林艷;余克;劉其;范金辰
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M8/1011;B82Y30/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發明提供了一種黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法，包括一個制備黑磷石墨烯復合材料的步驟：將黑磷納米片層材料與石墨烯納米片層材料在氬氣保護下進行球磨后，用乙醇和水分別洗滌，抽濾得到黑磷石墨烯復合材料，真空干燥收集；再將黑磷石墨烯復合材料分散于乙醇中，超聲處理后加入穩定劑及金屬前驅體，持續超聲攪拌，調節pH為9?11，再加入還原劑，持續攪拌，真空干燥后即得黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子。本發明中黑磷石墨烯復合材料載體與貴金屬的結合更好，有效的提高了燃料電池催化劑的電化學活性和穩定性，并且制備工藝易操作，適合規模化生產。

技術領域

本發明屬于材料學領域，涉及一種燃料電池陽極催化劑材料，具體來說是一種黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法。

背景技術

由于全球化石能源資源的日益枯竭和環境污染問題的日益加劇，急需人們去尋找清潔、高效的新型環保能源。其中，燃料電池由于具有能量密度高、燃料來源廣泛而被應用在各個領域，燃料電池能量轉化效率的關鍵是催化劑。直接醇類燃料電池電催化劑以貴金屬為主，但是貴金屬在自然界中的儲量有限且價格昂貴，易受到中間產物的毒化。所以，貴金屬需要與其他材料進行復合，其中，黑磷石墨烯復合材料具有較大的比表面積、合適的帶隙、良好的熱穩定性及化學穩定性等，黑磷石墨烯復合材料可以改變純黑磷材料的結構、使得材料表面的化學活性位點增多等，因此，黑磷石墨烯復合材料具有較好的發展前景。

發明內容

針對現有技術中催化劑存在的上述技術問題，本發明提供了一種黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法，所述的這種新黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法要解決現有技術中直接醇類燃料電池催化劑的催化活性不高、價格昂貴的技術問題。

本發明提供了一種黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的制備方法，包括如下步驟：

1)一個制備黑磷石墨烯復合材料的步驟，將黑磷納米片層材料與石墨烯納米片層材料在氬氣保護下機械球磨24-48h，所述的黑磷納米片層材料與石墨烯納米片層材料的質量比為1:1.5~2.5，將得到的前軀體用乙醇和去離子水分別離心洗滌2~6次，進行抽濾收集，再將上述的產物真空干燥后即得到黑磷石墨烯復合材料；

2)一個制備黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子的步驟，將黑磷石墨烯復合材料分散于乙醇中，超聲處理后加入穩定劑及金屬前驅體，所述的黑磷石墨烯復合材料和穩定劑的質量比為1:1~10，所述的金屬前驅體中的金屬為鉑、鈀、金或銀，所述的金屬前驅體中金屬的質量為黑磷石墨烯復合材料與金屬質量之和的10~30%，持續攪拌8-12h，調節pH為9-11，再加入還原劑，所述的還原劑為硼氫化鉀、硼氫化鈉或水合肼，金屬前驅體和還原劑的質量比為1:1~100，持續攪拌1-5h，真空干燥后即得到黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子。

進一步的，所述的穩定劑為CTAB。

進一步的，步驟1）中，黑磷與石墨烯的質量比為1:1~3。

進一步的，在所述的黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子中，貴金屬的含量為1-90wt%。

進一步的，所述的黑磷材料為基于紅磷在氬氣保護下機械球磨得到的。

進一步的，所述的石墨烯材料為基于石墨烯活化制備得到的。

進一步的，所述的黑磷石墨烯復合材料中其復合結構為通過施加外力機械球磨黑磷與石墨烯得到的。

本發明將黑磷納米片層材料與石墨烯納米片層材料在氬氣保護下進行球磨后，用乙醇和水分別洗滌，最后抽濾得到黑磷石墨烯復合材料，真空干燥收集；再將黑磷石墨烯復合材料分散于乙醇中，超聲處理后加入穩定劑及金屬前驅體，所述的金屬前驅體中的金屬為鉑、鈀、金或銀，持續超聲攪拌，調節pH 為9-11，再加入還原劑，持續攪拌，真空干燥后即得黑磷石墨烯復合材料負載貴金屬納米粒子。