[發明專利]一種鉑負載氮/硫共摻雜多孔碳納米纖維材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110321193.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113089136B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 陳曉紅;武英;張永明
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F1/10;H01M4/92;B82Y40/00;B82Y30/00;H01G11/24;H01G11/36;C25B1/04;C25B11/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

1.一種鉑負載氮/硫共摻雜多孔碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）取聚丙烯腈PAN和聚乙烯吡咯烷酮PVP浸入到N,N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到分散均勻的混合溶液；

（2）將混合溶液通過靜電紡絲制備得到PAN/PVP納米纖維；

（3）將PAN/PVP納米纖維、硫脲和氯鉑酸溶液進行混合，反應，得到氯鉑酸-硫脲-多孔PAN納米纖維；

（4）將氯鉑酸-硫脲-多孔PAN納米纖維置于惰性氣體保護下，先預氧化，再升溫碳化，冷卻，即得到目的產物；

步驟（3）中，反應的溫度為110℃，時間為12-24h；

步驟（3）中，硫脲的添加量為PAN/PVP納米纖維的10~30 wt%；

氯鉑酸的添加量為PAN/PVP納米纖維的5~15 wt%；

步驟（1）中，聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的質量比為1-2:1，且PAN和PVP占混合溶液的總重量的6~15 wt%；

步驟（1）中，所述的PAN的均分子量為140000~1500000，所述的PVP的均分子量為40000~60000；

靜電紡絲的工藝條件具體為：將混合溶液置于注射器中，通過推動泵擠出，速度為0.01mL/h~0.30 mL/h，控制紡絲電壓為10~20 kV，紡絲噴頭至接收器的距離為15~20 cm；所得纖維產物在80℃烘箱中烘干6-10h，以除去殘留的N,N-二甲基甲酰胺，即得到PAN/PVP納米纖維；

步驟（3）中，硫脲替換為等摩爾量的硫酸銨；

步驟（4）中，預氧化的過程具體為：控制升溫速率為1~10 ℃/min，升溫至220~260 ℃，保溫2~3小時，完成預氧化過程；

升溫碳化的過程具體為：控制升溫速率為1~10 ℃/min，升溫至600~1000 ℃，保溫2~5小時，完成碳化過程。

2.一種鉑負載氮/硫共摻雜多孔碳納米纖維材料，其采用如權利要求1所述的制備方法制備得到。

3.如權利要求2所述的一種鉑負載氮/硫共摻雜多孔碳納米纖維材料的應用，其特征在于，該納米纖維材料作為燃料電池陰極、電解水制氫催化劑或儲氫材料用于酸性燃料電池、鋰-孔電池和超級電容器中。