[發(fā)明專利]用于燃料電池陰極反應(yīng)的催化劑及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710605850.8 | 申請(qǐng)日： | 2017-07-24 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109301264B | 公開（公告）日： | 2021-10-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 侯仰龍;黃曉曉 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/90 | 分類號(hào)： | H01M4/90;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360 | 代理人： | 李稚婷 |
| 地址： | 100871*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 燃料電池 陰極 反應(yīng) 催化劑 及其 制備 方法 | ||
1.一種用于燃料電池陰極氧還原反應(yīng)的催化劑，為三維多孔材料，由石墨化的氮摻雜的碳材料構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)，在碳材料的表面均勻地負(fù)載著粒徑均一的過(guò)渡金屬基納米粒子，且所述過(guò)渡金屬基納米粒子的表面被碳層包裹，其中，所述石墨化的氮摻雜的碳材料是二維層狀碳材料折皺而成的三維多孔結(jié)構(gòu)，所述催化劑通過(guò)下述方法制備得到：首先將咪唑類物質(zhì)和硝酸鋅在水溶液中靜置制備多孔的金屬有機(jī)骨架，而后將金屬有機(jī)骨架與過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽在水溶液中進(jìn)行混合，使得過(guò)渡金屬離子被吸附到金屬有機(jī)骨架中，然后在惰性氛圍內(nèi)熱解，得到所述催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述石墨化的氮摻雜的碳材料的氮元素?fù)诫s量大于0%而小于10%。
3.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述過(guò)渡金屬基納米粒子是非貴金屬納米粒子，其粒徑范圍為5-50 nm。
4.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述過(guò)渡金屬基納米粒子是鐵、鈷和/或鎳金屬納米粒子。
5.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，以相對(duì)于三維結(jié)構(gòu)的碳材料的重量計(jì)，所述過(guò)渡金屬基納米粒子的負(fù)載量為0.02～1 wt.%。
6.如權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，包裹所述過(guò)渡金屬基納米粒子的碳層的厚度為2-20nm。
7.權(quán)利要求1~6任一所述催化劑的制備方法，包括以下步驟：
1)將咪唑類物質(zhì)和硝酸鋅在水溶液中混合后靜置24小時(shí)以上，而后分離沉淀，得到金屬有機(jī)骨架；
2)將步驟1）得到的金屬有機(jī)骨架與過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽在水溶液進(jìn)行混合，攪拌，分離沉淀并干燥；
3)將步驟2）得到的材料在惰性氛圍內(nèi)熱解，得到所述催化劑。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述咪唑類物質(zhì)的濃度為1~8 mol/L，硝酸鋅的濃度為0.5~4 mol/L。
9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中所述咪唑類物質(zhì)選自下列物質(zhì)中的一種或多種：2-甲基咪唑、苯并咪唑和1,3-二甲基咪唑；步驟2）中所述過(guò)渡金屬無(wú)機(jī)鹽是鐵、鈷和/或鎳的無(wú)機(jī)鹽。
10.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟3）熱解溫度為700~1000oC，熱解時(shí)間為0.5-5小時(shí)。
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