[發(fā)明專利]用于直接甲酸燃料電池的銥單原子催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710994086.8
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107799779B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 李亞棟;陳遠均;李治;冀淑方;王定勝;彭卿;陳晨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M8/1009
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種用于直接甲酸燃料電池的銥單原子催化劑，其特征在于，所述催化劑的結構是銥單原子與其周圍4個氮原子形成Ir-N4配位，并且負載在多孔碳載體上；該催化劑的結構是通過在銥金屬化合物的甲醇溶液中，將鋅金屬化合物與咪唑類有機配體配位形成包裹了銥金屬化合物的金屬有機框架復合材料，再在惰性氣體氛圍下高溫煅燒，使咪唑類有機配體形成非金屬雜原子氮摻雜的多孔碳載體；所述催化劑用以下方法制備：

1)將銥金屬化合物甲醇溶液和鋅金屬化合物甲醇溶液加入到咪唑類有機配體甲醇溶液中，反應溫度為室溫，反應時間為12～36h，反應后得到懸濁液；所述銥金屬化合物甲醇溶液的摩爾濃度為0.024～0.027mol/L，所述鋅金屬化合物甲醇溶液的摩爾濃度為0.24～0.27mol/L，所述咪唑類有機配體甲醇溶液的摩爾濃度為0.53～1.42mol/L；其中，所述銥金屬化合物甲醇溶液、鋅金屬化合物甲醇溶液、咪唑類有機配體甲醇溶液三者之間的體積比為1：1：0.5～2；

2)將步驟1)得到的懸濁液用甲醇洗滌，烘干，得到固體粉末；

3)將步驟2)得到的固體粉末放入瓷舟，再將瓷舟放入管式爐密封通入惰性氣體，在惰性氣氛下升溫到800～1000℃，煅燒2～4h，然后自然冷卻降溫到室溫，取出黑色固體材料即得所需的催化劑。

2.根據權利要求1所述的一種用于直接甲酸燃料電池的銥單原子催化劑，其特征在于，所述咪唑類有機配體為2-甲基咪唑。

3.根據權利要求1所述的一種用于直接甲酸燃料電池的銥單原子催化劑，其特征在于，所述銥金屬化合物為銥乙酰丙酮鹽；所述鋅金屬化合物為鋅的硝酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽。

4.根據權利要求1所述的一種用于直接甲酸燃料電池的銥單原子催化劑，其特征在于，步驟3)中所述的惰性氣體為N₂或Ar。