[發(fā)明專利]含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑及制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811454824.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109659567A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉憲華;武藍;任俊;易方
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 天津一同創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12231
• 代理人: 陸藝

本發(fā)明公開了含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑及制備方法和應(yīng)用，含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑的制備方法，包括如下步驟：取硝酸鈷、硝酸鎳、尿素、乙醇和薄荷粉，混合均勻；攪拌；在370℃～420℃下，通入氮氣6～8小時，冷卻至室溫，得到含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑。本發(fā)明制備方法簡單易行。本發(fā)明的催化劑可以用于制備廉價、高效、非貴金屬的糖電池陽極。通過添加氮含量顯著改善金屬的電化學(xué)性質(zhì)。含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑制備的糖電池陽極顯示出最大功率密度為30.89W/m²。本發(fā)明的含鎳鈷氮的糖電池催化劑，還可用于任何基于氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)裝置中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池催化劑領(lǐng)域，涉及一種含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑及制備方法和用途。

背景技術(shù)

由于化石燃燒，人口增長，全球工業(yè)化和城市化加劇，環(huán)境空氣污染日益嚴重，全球平均溫度日益增加。天然氣，汽油，煤和石油等化石燃料的燃燒是產(chǎn)生二氧化碳的主要來源，最終導(dǎo)致全球變暖。必須開發(fā)新的清潔能源，以滿足全球能源需求，而不會產(chǎn)生二氧化碳。為了克服這些環(huán)境威脅，應(yīng)該開發(fā)環(huán)保的可再生能源并發(fā)展減少二氧化碳排放的技術(shù)。因此，為了滿足日益增長的無污染能源的需求，研究人員正在研究無毒和更多可用的燃料，人們對甲醇，乙醇和葡萄糖等生物燃料電池有了更多的追求。其中，葡萄糖、蔗糖等糖類物質(zhì)是一種可再生的生物燃料，可大量供應(yīng)，并且很容易從不同農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的廢物生物質(zhì)中獲得。此外，糖類物質(zhì)具有釋放能量的能力。為了在糖中有效地獲得儲存的能量，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能是可選的。燃料電池是將生物燃料中儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，以糖為底物的燃料電池(糖電池)由于其低排放，高穩(wěn)定性和高效率等專有特性而備受關(guān)注。

文獻中已經(jīng)有對直接堿性燃料電池(DAFC)進行了各種各樣的工作，并且眾所周知，由于在其表面上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的快速動力學(xué)，因此Pt已被大量用作陽極催化劑。然而，鉑資源有限，易中毒和基于鉑的催化劑的高價格阻礙了其廣泛應(yīng)用。為了克服這個問題，許多研究人員一直在研究非貴金屬過渡金屬，如(Ni，Co，F(xiàn)e，Cu和Zn)。Ni和Co是豐富且廉價的非貴金屬過渡金屬，可用于葡萄糖生物傳感器、金屬空氣電池和燃料電池。Gao等人使用Ni-Co復(fù)合催化劑催化乙醇氧化，得到峰值功率密度為23.97W/m²。該方法中，Ni和Co與氫氧化物、氧化物和磷化物配合使用，但該方法制備的催化劑不適合于糖的電化學(xué)氧化，為了糖電池的推廣應(yīng)用，需開發(fā)一種能高效氧化糖類物質(zhì)的低成本催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑。

本發(fā)明的第二個目的是提供一種含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑的制備方法。

本發(fā)明的第三個目的是提供一種含鎳鈷氮的糖電池催化劑在制備糖電池陽極的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑的制備方法，包括如下步驟：按比例取720-870mg硝酸鈷、720-870mg硝酸鎳、660-750mg尿素、6-8ml乙醇和50mg～80mg薄荷粉，混合均勻；攪拌10～12小時；在370℃～420℃下，通入氮氣6～8小時，冷卻至室溫，得到含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑。

硝酸鈷、硝酸鎳、尿素、乙醇和薄荷粉的比例優(yōu)選為：795mg：795mg：705mg：7ml：65mg。

攪拌的時間優(yōu)選為11小時。

優(yōu)選地，通入氮氣的溫度為390℃，通入氮氣的時間為7小時。

上述方法制備的含鎳鈷氮的糖電池陽極催化劑。

上述含鎳鈷氮的糖電池催化劑在制備糖電池陽極的應(yīng)用。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1.本發(fā)明制備方法簡單易行。