[發明專利]一種基于改性花生殼的氧還原催化劑材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711164119.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN109346730B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 吳艷玲;陳艷麗;程倩倩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開了一種基于改性花生殼的氧還原催化劑材料的制備方法，包括以下步驟；1)制備花生殼粉末；2)將一定比例的Co(NO₃)₂·6H₂O和NaOH水溶液混合倒入單口燒瓶中，分離沉淀物，分別用二次蒸餾水，無水乙醇洗滌，干燥得棕綠色中間產物Co(OH)₂粉末；3)將花生殼粉末，Co(OH)₂粉末和NaH₂PO₂一起放置于燒杯中，加二次蒸餾水超聲后進行干燥得混合物；4)將混合物研磨均勻，并稱量至磁舟中，將磁舟放置于管式爐內，在惰性氣體保護下高溫煅燒；本發明制備的催化劑材料，將Co(OH)₂和NaH₂PO₂一起鑲嵌在花生殼表面，在高溫煅燒過程中巧妙地利用不同溫度下不同氣體釋放原理有效地固定了多個活性位點，比單純添加Co(OH)₂鑲嵌在花生殼表面上的氧還原催化效果要好，說明Co(OH)₂和NaH₂PO₂的協同作用更加有利于氧還原電催化性質的進行。

技術領域

本發明屬于催化劑材料領域，具體涉及一種基于改性花生殼的氧還原材料制備方法及應用。

背景技術

低溫燃料電池作為一種潔凈能源技術，具有能量轉換效率高、環境友好、啟動快速等重要優點，是一種理想的新能源汽車動力電源。目前，低溫燃料電池需要在陰極附載大量的鉑碳催化劑以加快緩慢的氧還原反應。盡管鉑碳催化劑是現有技術水平中氧還原催化活性最好的一類催化劑，然而，鉑作為一種貴金屬，其不但價格昂貴，而且在自然界中儲量稀少。因此，在低溫燃料電池陰極中由于使用高載量的鉑碳催化劑而導致的高成本及應用的不可持續性一直是低溫燃料電池大規模商業化應用的最大障礙。所以，開發出價格低廉且具有較高氧還原催化活性與穩定性的非鉑催化劑來替代鉑碳催化劑，被認為是降低該類燃料電池成本、最終實現其大規模商業化應用的可行途徑。

因此，制備出一種價格低廉、性能優越、可以替代商業化鉑碳的催化劑成為目前亟待解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于改性花生殼的氧還原催化劑材料的制備方法，在高溫煅燒的過程中巧妙地利用不同溫度下不同氣體釋放原理，這種催化劑材料相比于傳統商業化的20％Pt/C材料及其它催化劑來說可以同時具備多個催化活性位點，從而解決了現有技術中通過高溫石墨化熱處理方法僅得到單一催化活性位點的問題。

本發明的技術方案如下:

一種基于改性花生殼的氧還原催化劑材料的制備方法，包括以下步驟:

1)將花生殼用粉碎機粉碎，用100目的篩子過篩，得花生殼粉末，備用；

2)將一定比例的Co(NO₃)₂·6H₂O和NaOH水溶液混合倒入單口燒瓶中，在常溫下攪拌120min后，用離心機離心，分離沉淀物，在此過程中分別用二次蒸餾水，無水乙醇各洗滌三遍，之后沉淀物在60℃的真空干燥箱下干燥，得到棕綠色中間產物Co(OH)₂粉末，備用；

3)將所述花生殼粉末,Co(OH)₂粉末和NaH₂PO₂一起放置于燒杯中，加入10-20mL二次蒸餾水超聲30-60min，之后在真空干燥箱下干燥，得混合物，備用；

4)將所述混合物研磨均勻，得混合物粉末，稱量所述混合物粉末于干凈的磁舟中，將磁舟放置于管式爐中，在惰性氣體保護下高溫煅燒。

進一步，所述步驟2)中Co(NO₃)₂·6H₂O的用量為50mL,0.05M；所述NaOH水溶液的用量為20mL,0.25M。