[發明專利]一種低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010052678.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111215056B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 黃明華;汪興坤;陳宗坤
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J35/02;H01M4/92
• 代理公司: 合肥拓信專利代理事務所(普通合伙) 34251
• 代理人: 徐海燕

1.一種低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑的制備方法，其特征在于，包含如下的步驟：

(a)水熱過程：稱取適量模板劑和碳源前驅體，分別配置成水溶液A和B，并且在室溫下進行攪拌混合得到膠束溶液C，再將C溶液放入聚四氟乙烯反應釜中并置于烘箱中，從室溫以升溫速率1～4℃/min升溫至100～180℃，并進行1～8h保溫，進行水熱反應，隨后自然冷卻至室溫，在高轉速下離心，取出底部的固形物，用去離子水、乙醇清洗多次，將得到的沉淀干燥，得到空心聚合物球前驅體HPS；(b)浸漬過程：稱取一定量的空心聚合物球前驅體HPS分散于有機溶劑中，超聲一段時間并攪拌均勻，得到分散液D，稱取適量的Na2PdCl4溶于去離子水中，超聲均勻，得到溶液E，在分散液D攪拌的過程中將E溶液逐步滴入分散液D中，得到溶液F，在攪拌條件下蒸發，然后放置于真空干燥箱中進行真空干燥，得到Pd/空心聚合物球前驅體；

(c)煅燒過程：將盛有該Pd/空心聚合物球前驅體的瓷舟放置于可程控的氣氛管式爐中，以升溫速率1～10℃/min上升到500～900℃，在惰性氣氛下進行高溫煅燒，并進行一段時間的保溫，隨后自然冷卻至室溫，得到低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑Pd-HCS；

在步驟(a)中，模板劑為：三嵌段共聚物Pluronic P123和油酸鈉，所述Pluronic P123和油酸鈉的摩爾比為1:16～1:64；碳源前驅體為：六次甲基四胺(HMT)和2,4-二羥基苯甲酸(DA)，所述六次甲基四胺和2,4-二羥基苯甲酸的摩爾比為1:1～1:3，三嵌段共聚物Pluronic P123和六次甲基四胺(HMT)的摩爾比為1:60～1:70；

在步驟(b)中，貴金屬鹽為：Na₂PdCl₄，貴金屬鹽和空心聚合物球前驅體HPS的質量比為1:10～1:100，真空烘干的溫度為25～80℃，烘干時間為6～48h；

在步驟(c)中,在惰性氣氛為氮氣、氬氣氛圍下保溫0.5～6h。

2.根據權利要求1所述的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑的制備方法，其特征在于：所述的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑直徑130-180nm，殼厚為20-40nm。

3.根據權利要求2所述的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑的制備方法，其特征在于：所述的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑其直徑為150nm，殼厚為20nm，其中Pd的質量分數為1.7％。

4.根據權利要求1所述的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟(b)中，用于分散空心聚合物球前驅體HPS的有機溶劑為戊烷。

5.根據權利要求1所述的制備方法制得的低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑修飾玻碳電極的方法，其特征在于，包括如下步驟：將低載量Pd/空心碳球氧還原電催化劑超聲分散在Nafion溶液中得到2mg/mL的ink分散液，用微量注射器將其均勻滴到玻碳電極上，在紅外燈下進行烤干，其中，Nafion溶液為水:異丙醇:Nafion體積比為4:1:0.1的混合液。