[發(fā)明專利]多孔碳及碳負(fù)載催化劑制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111050288.X | 申請日： | 2021-09-08 |
| 公開（公告）號： | CN113648987A | 公開（公告）日： | 2021-11-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉紹宏;李松;孫旭東 | 申請（專利權(quán)）人： | 東北大學(xué) |
| 主分類號： | B01J21/18 | 分類號： | B01J21/18;B01J35/10 |
| 代理公司： | 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212 | 代理人： | 周媛媛;李馨 |
| 地址： | 110819 遼寧*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多孔 負(fù)載 催化劑 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了多孔碳及碳負(fù)載催化劑制備方法，通過吸水樹脂吸收含金屬元素水溶液，然后將吸水樹脂加入活化劑水溶液中后烘干，再將烘干樹脂在特定氣氛特定溫度保溫一定時間后冷卻至室溫，最后經(jīng)洗滌分離干燥后得到碳負(fù)載催化劑。該方法工藝簡單，成本低，可實現(xiàn)多孔碳及碳負(fù)載催化劑大批量大規(guī)模制備。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及催化劑制備方法，屬催化材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著全球人口和能源需求的不斷增加，各國致力于發(fā)展新型清潔可持續(xù)能源。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)可實現(xiàn)高效的化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換，引起了廣泛的關(guān)注。
PEMFC中關(guān)鍵的化學(xué)-電能轉(zhuǎn)換過程可用一個簡單的公式描述：2H2+O2→2H2O，其中氫在陽極被氧化，氧在陰極被還原。陰極和陽極都需要催化劑來降低電化學(xué)過電勢并實現(xiàn)更高的電壓輸出，尤其陰極氧還原反應(yīng)(ORR)是多電子、多步反應(yīng)，反應(yīng)動力學(xué)緩慢，更需要高性能催化劑。開發(fā)低成本高性能電催化劑以改善ORR動力學(xué)對提高PEMFC性能、降低成本并實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。鉑(Pt)具有出色的催化性能(活性和穩(wěn)定性)，是目前最優(yōu)異的燃料電池用催化劑。鉑催化劑的使用必須負(fù)載在多孔、大比表面積碳載體上。碳負(fù)載鉑催化劑制備技術(shù)是燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)，也是各國科技攻關(guān)重點方向。
開發(fā)新型高效催化劑的研究一直在繼續(xù)。尤其是開發(fā)低成本高性能催化劑，例如通過合金化工藝將Fe、Ni等金屬與鉑合金化，在得到高催化性能的同時降低成本。
此外，在工業(yè)過程中也大量使用催化劑，如化工、石化、生化、環(huán)保等。催化劑的開發(fā)和應(yīng)用對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。
本發(fā)明提供了多孔碳及碳負(fù)載催化劑制備方法，對催化劑的開發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
多孔碳及碳負(fù)載催化劑制備方法，其特征在于：
將吸水樹脂加入活化劑水溶液中后烘干，然后將烘干樹脂在特定氣氛特定溫度保溫一定時間后冷卻至室溫，再經(jīng)洗滌分離干燥后得到多孔碳；吸水樹脂吸收含金屬元素水溶液，然后將吸水樹脂加入活化劑水溶液中后烘干，再將烘干樹脂在特定氣氛特定溫度保溫一定時間后冷卻至室溫，最后經(jīng)洗滌分離干燥后得到碳負(fù)載催化劑。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述吸水樹脂是具有一定交聯(lián)程度的高聚物，它能夠吸收比自身重量大若干倍的水溶液。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述吸水樹脂包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺共聚物類、淀粉丙烯酸鹽聚合物類、淀粉-丙烯腈接技共聚物類、丙烯酰胺-丙烯腈-丙烯酸三元共聚物類、淀粉接枝丙烯酸鹽類類、接枝丙烯酰胺類、高取代度交聯(lián)羧甲基纖維素類、交聯(lián)羧甲基纖維素接枝丙烯酰胺類、交聯(lián)型羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺聚合物類吸水樹脂，吸水樹脂純水吸收量1-5000g/g；優(yōu)選吸收量50-2000g/g；更優(yōu)選吸收量100-1000g/g。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述活化劑選自ZnCl2、磷酸、硫酸。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述活化劑水溶液濃度為0.01-18mol/L；優(yōu)選0.01-15mol/L；更優(yōu)選0.01-8mol/L。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述烘干溫度為30-200℃，烘干時間為0.5-72h。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述特定氣氛選自氬氣氣氛、氫氣氣氛、氮氣氣氛、空氣氣氛、二氧化碳。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述特定溫度為100-2000℃；優(yōu)選200-1000℃；更優(yōu)選300-850℃。
進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述保溫時間為0-100h；優(yōu)選0-10h；更優(yōu)選0-5h。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于東北大學(xué)，未經(jīng)東北大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202111050288.X/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
