[發明專利]提高納米電催化劑穩定性的方法

有效

• 申請號: 201711471819.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109994748B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 鄒亮亮;馬玉南;帥志龍;章利豐
• 申請（專利權）人: 寧波中科科創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B82Y40/00
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳

本發明涉及一種提高納米電催化劑穩定性的方法，包括：將碳載貴金屬納米電催化劑與N源加入去離子水中并進行第一次攪拌處理；第一次攪拌處理后，將混合溶液升溫至60℃～120℃，然后進行第二次攪拌處理；第二次攪拌處理后，進行過濾洗滌并干燥處理；將干燥后產物在還原氣氛下進行熱處理。上述方法形成N摻雜的納米電催化劑，能夠有效提高納米電催化劑的穩定性。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，尤其涉及一種提高納米電催化劑穩定性的方法及一種納米電催化劑。

背景技術

質子交換膜燃料電池是一種直接將化學能轉化為電能的裝置，具有能量轉換效率高、比功率和比能量高、環境友好、室溫快速啟動等優點，被認為是未來電動汽車及其它民用場合最有前景能源之一。在質子交換膜燃料電池中以鉑基材料作為陰陽極，然而該類材料還存在資源不足，長時間使用耐久性差等問題。為此，解決催化劑穩定性對促進質子交換膜燃料電池產業化具有重要意義。

近年來國內外針對提高Pt/C燃料電池催化劑的穩定性做了大量研究，主要包括是對碳材料進行改性處理或采用其他功能材料作為催化劑載體。發明專利CN200710157375.9公開了“一種提高燃料電池催化劑穩定性的方法”，通過對碳載體高溫處理使其發生石墨化轉變，提高碳載體的穩定性，進一步提高催化劑的穩定性。發明專利CN 102024965B通過原位化學氧化聚合的方法在碳表面修飾一層具有共軛大π鍵結構的導電聚苯胺用來阻止Pt納米粒子的遷移團聚提高催化劑的穩定性。發明專利CN200410030766.0公開了“燃料電池中聚合物負載催化劑電極及其制備方法”，以同時具有電子和質子雙重導電性及高穩定性的高分子聚苯胺代替傳統的碳材料作為分散催化劑Pt的載體，在一定程度上提高了Pt的分散度和催化劑的利用率。發明專利CN200410030766.0公開了“燃料電池中聚合物負載催化劑電極及其制備方法”，以高分子聚苯胺代替傳統的碳材料作為分散催化劑Pt的載體，在一定程度上提高了Pt的分散度和催化劑的利用率。發明專利105428665A通過對聚合物/SWCNTs/Pt電極進行燃燒修飾，實現了Pt金屬納米顆粒在功能化聚合物/SWCNTs復合材料表面的均勻分布，從而提高電極電化學穩定性。除了單壁碳納米管外，碳化鎢、氧化銦鉈、多壁碳納米管、碳納米纖維、碳納米微球等等也被用作催化劑載體，都不同程度地提高了催化劑穩定性。另外N摻雜法也越來越普遍應用于提高Pt基催化劑的活性與穩定性。發明專利CN103413951A通過在制備過程中引入N-甲基吡咯烷酮作為N源，制備得到N摻雜石墨烯負載Pt合金催化劑，一定程度上提高了催化劑的穩定性。發明專利CN102945970A通過氮碳源碳化的方法在金屬氧化物納米管載體表面包覆一定厚度的氮碳層，一方面提高了載體的穩定性和導電性，另一方面實現對Pt的錨定作用，從而有效的增加Pt基催化劑的穩定性。

但是，這些材料的制備方法都比較復雜，成本較高，穩定性提升程度也有限，因此在一定程度上限制了其大規模生產。針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的提高燃料電池催化劑穩定性的方法，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種提高納米電催化劑穩定性的方法，能夠簡便的提高納米電催化劑的穩定性。

為了解決上述問題，本發明提供了一種提高納米電催化劑穩定性的方法，包括：將碳載貴金屬納米電催化劑與N源加入去離子水中并進行第一次次攪拌處理；第一次攪拌處理后，將混合溶液升溫至60℃～120℃，然后進行第二次攪拌處理；第二次攪拌處理后，進行過濾洗滌并干燥處理；將干燥后產物在還原氣氛下進行熱處理。

可選的，所述碳載貴金屬納米電催化劑為Pt/C或Pd/C。

可選的，所述貴金屬與N摩爾比為1:(10～80)。

可選的，所述碳載貴金屬納米電催化劑的貴金屬載量為20％～70％。

可選的，所述N源為三聚氰胺、水合肼、硫脲、氨基硫脲、氨基甲酸銨、苯胺、鄰菲羅啉和氨基磺酸氨中的至少一種。