[發明專利]多孔碳載鉑材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010250712.4
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111430731A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 耿保友;王超
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 周剛

本發明涉及含鉑催化劑材料的合成領域，公開了一種多孔碳載鉑材料及其制備方法和應用，所述制備方法包括：將鋅源和第一溶劑混合，得到混合液A；將2?甲基咪唑和第二溶劑混合，得到混合液B；將混合液A和混合液B混合、靜置后得到產物A1；將產物A1經煅燒后，得到產物B1；將產物B1分散在水中，加入氯鉑酸水溶液和抗壞血酸水溶液，水浴反應后得到多孔碳載鉑材料。制得的多孔碳載鉑材料具備優秀的氧還原反應催化性能，鉑負載量低，且性能穩定。

技術領域

本發明涉及含鉑催化劑材料的合成領域，具體地，涉及一種多孔碳載鉑材料及其制備方法和應用。

背景技術

燃料電池被認為是一種非常有前途的能源方案因為它高效，零排放，運行過程安靜，原料可再生。其中，質子交換膜燃料電池因其具有工作溫度低，快速相應，發電單元模塊化，可靠性高，受到廣泛關注。然而，質子交換膜燃料電池陰極氧氣還原反應速率遲緩，是制約其發展的主要原因。鉑是目前表現最好的單金屬ORR電催化劑，但它的價格昂貴且儲量稀少，使得燃料電池的成本較高，難以大量生產。

因此，提供一種同時具備優良的導電性和化學穩定性、且具有較低的鉑負載量的多孔碳載鉑材料是本發明亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種多孔碳載鉑材料及其制備方法和應用，制得的多孔碳載鉑材料具備優秀的氧還原反應催化性能，鉑負載量低，且性能穩定。

為了實現上述目的，本發明提供一種多孔碳載鉑材料的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將鋅源和第一溶劑混合，得到混合液A；

(2)將2-甲基咪唑和第二溶劑混合，得到混合液B；

(3)將混合液A和混合液B混合、靜置后得到產物A1；

(4)將產物A1經煅燒后，得到產物B1；

(5)將產物B1分散在水中，加入氯鉑酸水溶液和抗壞血酸水溶液，水浴反應后得到多孔碳載鉑材料。

本發明還提供了一種多孔碳載鉑材料，所述多孔碳載鉑材料由上述的制備方法制得。

本發明還提供了一種如上述的多孔碳載鉑材料在燃料電池中的應用。

通過上述技術方案，本發明提供了一種多孔碳載鉑材料及其制備方法和應用，制備得到的多孔碳載鉑材料在0.1mol/L的氫氧化鉀水溶液中，氧還原反應的半波電位為0.88mV(vs.RHE)，優于商業鉑碳(Pt 20wt.％)，并且穩定性也優于鉑碳，而鉑負載量低于20％。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為產物B1的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖2為產物B1的透射電子顯微鏡(TEM)圖；

圖3為產物B1的孔徑分布圖；

圖4為產物C1的透射電子顯微鏡(TEM)圖；

圖5為產物C1的X射線衍射(XRD)圖；

圖6為產物C1的X射線能譜(EDS)圖并包含元素分析表；

圖7為產物C1和鉑碳的氧還原反應(ORR)性能圖；

圖8為產物C1和鉑碳的穩定性能圖。

具體實施方式