[發明專利]一種多功能碳基非貴金屬電催化劑及其制備方法和應用有效
| 申請號： | 201810100151.2 | 申請日： | 2018-02-01 |
| 公開（公告）號： | CN108325565B | 公開（公告）日： | 2019-04-05 |
| 發明（設計）人： | 趙江紅;趙永祥 | 申請（專利權）人： | 山西大學 |
| 主分類號： | B01J35/10 | 分類號： | B01J35/10;B01J27/28;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J23/72;H01M4/90;C25B1/04;C25B11/06 |
| 代理公司： | 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101 | 代理人： | 申艷玲 |
| 地址： | 030006 山*** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 非貴金屬電催化劑 碳基 制備方法和應用 催化劑 氨基 芳香烴化合物 制備方法工藝 過渡金屬鹽 含氮有機物 金屬前驅體 前驅體分子 羥基官能團 催化活性 電催化劑 放大生產 高溫焙燒 堿性條件 氣氛保護 稀酸處理 靜電 電解水 溶劑熱 氮源 配位 析氫 析氧 羧基 聚合 氧氣 還原 金屬 成熟 | ||
1.一種多功能碳基非貴金屬電催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
（1）將帶有官能團的芳香烴或其衍生物、甲醛、含氮有機物以及過渡金屬鹽置于容器中，加入溶劑充分攪拌反應10~36h；
所述官能團為羧基、氨基和羥基中的一種或幾種；所述芳香烴或其衍生物為氨基苯酚、羥基苯甲酸、氨基苯甲酸、羥基喹啉、氨基喹啉、羥基萘、氨基萘、羥基萘甲酸、氨基萘甲酸、羥基吡啶、羧基吡啶、羥基吡咯、羧基吡咯、蒽、菲中的一種或幾種；
所述含氮有機物為三聚氰胺、尿素、鄰菲羅啉、雙氰胺、聯吡啶中的至少一種；
所述過渡金屬鹽為Fe、Co、Ni、Cu的氯化物、硝酸鹽、醋酸鹽或硫酸鹽中的至少一種；
所述溶劑為水、乙醇、乙二醇、氯仿中的一種或幾種；
各組分的摩爾比為：帶有官能團的芳香烴或其衍生物：甲醛：含氮有機物：過渡金屬鹽=1：（1-2）：（0.8-1.5）：（1-3）；
（2）將步驟（1）得到的混合溶液置于水熱釜中，反應溫度90~250℃，反應時間8~24h；
（3）將步驟（2）得到的反應物置于氧化爐中，以2~10℃/min的升溫速度升溫至150~350℃并恒溫0.5~6h后降溫至室溫；
（4）將步驟（3）得到的氧化物置于管式爐中，在氮氣氣氛中以2~10℃/min的升溫速度升至500~1100℃并恒溫1~6h后降至室溫；
（5）將步驟（4）得到的產物從管式爐中取出，0.5M稀硫酸洗滌，然后用去離子水洗至中性；
（6）干燥，即得多功能碳基非貴金屬電催化劑。
2.根據權利要求1所述的多功能碳基非貴金屬電催化劑的制備方法，其特征在于：干燥后的多功能碳基非貴金屬電催化劑，產品為粉末狀，能直接用于電催化電極制備，無需破碎粉化；金屬的質量含量為0.1~3 wt%，催化劑的比表面積為400~1800m2/g。
3.一種權利要求1或2所述的制備方法制得的多功能碳基非貴金屬電催化劑。
4.一種權利要求3所述的多功能碳基非貴金屬電催化劑在酸性和堿性條件下電解水陰極析氫、陽極析氧和燃料電池陰極氧氣還原中的應用。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：催化劑在工作電極上的負載量為0.1~0.5mg/cm2，電解液分別為1.0M KOH、0.1M HClO4、0.5M H2SO4中的任一種。
6.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：所述酸性條件為pH值=0~5，所述堿性條件為pH值=9~14。
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