[發明專利]一種雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物及應用

有效

• 申請號: 201810609584.0
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108786885B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 趙晨辰;杜文博;劉軻;杜憲;王朝輝;李淑波
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物及應用，屬于電化學催化領域。其中，該雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物包括碳納米管，附著于碳納米管上的由薄片狀雙金屬氧化物自組裝形成的組裝體，以及碳納米管表面的碳氮聚合物層。本發明還涉及一種催化劑材料包括上述雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物。

技術領域：

本發明涉及一種雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物及包含該復合物的催化劑材料，屬于電化學催化領域。

背景技術

隨著工業革命后社會經濟的不斷發展，傳統的不可再生資源面臨著日益枯竭的困境，而化石燃料燃燒所造成的污染是環境惡化的重要原因。能源短缺、環境污染已成為人們所必須面對的社會問題。因此，開發利用新型清潔能源產品已引起國內外的廣泛重視，如新型燃料電池、金屬-空氣電池、電解水等。此類產品均涉及電極上發生的電化學催化反應，如燃料電池涉及氧還原反應，金屬-空氣電池涉及氧還原反應及析氧反應，電解水過程涉及析氧及析氫反應。這些電化學反應的效率及速率是影響此類新型能源產品性能的重要因素，開發高活性、高穩定性的新型電化學催化劑是提升反應效率的關鍵，具有重要的意義。

金屬氧化物具有優異的化學、電化學性能，尤其是雙金屬氧化物性能突出，是催化及電化學反應領域的研究熱點之一，但其導電性能差，嚴重影響了反應效率。碳納米管具有比表面積大、電導率高、化學穩定性好等特點，將雙金屬氧化物與碳納米管結合制備金屬氧化物/碳納米管復合納米材料，可有效發揮二者各自的優勢，獲得良好的反應性能。向金屬氧化物/碳納米管復合材料中引入含碳、氮的聚合物薄層，不僅進一步提升了材料的導電性，增強了材料的穩定性，而且有可能產生新的反應活性位點，提高材料的反應性能，表現出良好的催化及電化學活性。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供過一種雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物，及包含該復合物的催化劑材料。

一種原位形成的雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物，包括雙金屬氧化物、碳納米管及含碳氮的聚合物。

其中，所述碳納米管為單壁、雙壁或多壁碳納米管中的一種或幾種組合；通過化學氣相沉積法、石墨電弧法、模板法或高溫熱解法合成，優選碳納米管表面接枝有親水基團；

所述雙金屬氧化物，雙金屬元素中的金屬選自為金、銀、鉑、鈀、銅、釕、鐵、鈷、鎳以及鋅中的兩種，兩種摩爾比范圍為0.01～100；雙金屬氧化物的存在形式為：厚度1nm～10nm的納米薄片，或由上述薄片自組裝形成的組裝體，組裝體呈片層狀、團簇狀、花朵狀或海膽狀；組裝體尺寸5nm～500nm，雙金屬氧化物占該復合物的質量百分比為10％～70％。

所述含碳氮聚合物選自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚酰胺、聚丙烯亞胺、聚乙酰苯胺或聚甲基吡咯。在復合物中，碳氮聚合物為層狀結構，層狀結構厚度小于5nm，與雙金屬氧化物組裝體部分結合在一起，二者共同均勻附著于碳納米管表面。碳納米管與含氮聚合物質量比取值范圍為0.01～100。

一種催化劑材料，包括所述雙金屬氧化物/碳氮/碳納米管復合物。