[發(fā)明專利]一種碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210222096.0 | 申請日： | 2022-03-09 |
| 公開（公告）號： | CN114566661A | 公開（公告）日： | 2022-05-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王新中;楊喜昆 | 申請（專利權(quán)）人： | 昆明理工大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/88 | 分類號： | H01M4/88;B82Y30/00;H01M4/90;H01M4/92 |
| 代理公司： | 天津煜博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12246 | 代理人： | 朱維 |
| 地址： | 650093 云*** | 國省代碼： | 云南;53 |
| 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： | 一種 材料 表面 負(fù)載 納米 顆粒 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)，尤其涉及一種碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的制備方法。本發(fā)明將鉑前驅(qū)體和鈷前驅(qū)體溶解于N?N二甲基甲酰胺中，超聲處理得到前驅(qū)體溶液A，將碳材料和苯甲酸溶解于N?N二甲基甲酰胺中，超聲處理得到懸浮液B；前驅(qū)體溶液A和懸浮液B混合均勻，置于溫度為130～500℃下反應(yīng)100～300min，固液分離，固體干燥；干燥后的固體置于氮氣氛圍、溫度為120～1000℃下保溫0.5～10h，冷卻至室溫，即得碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的催化劑。本發(fā)明通過引入廉價的過渡金屬Co以形成Pt?Co金屬間化合物，不僅可提高鉑催化劑的活性和穩(wěn)定性，而且能減少Pt的使用量，降低催化劑的成本。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)，尤其涉及一種碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的制備方法。
背景技術(shù)
由于化石能源的逐漸短缺及使用化石燃料帶來的環(huán)境污染,使得全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笞兊迷絹碓狡惹小Ｓ纱?對清潔能源技術(shù)的研究成為了世界各國科學(xué)家共同關(guān)注的問題。氫能作為一種高效且可持續(xù)的清潔能源,發(fā)展前景巨大。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)可將氫能轉(zhuǎn)化為電能,且具有無污染、燃料來源豐富、便攜、高效等特點,被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的清潔能源設(shè)備之一,因此成為了當(dāng)前研究的熱點。然而，其陰極氧還原反應(yīng)(ORR)是一個緩慢的動力學(xué)過程，到目前為止，用于PEMFC的最有效的ORR催化劑仍然是Pt基催化劑。鉑資源的稀缺和它們高昂的價格是PEMFC成本較高的一個主要因素,這嚴(yán)重地限制了PEMFC的商業(yè)應(yīng)用。盡量減少Pt的用量以及提高氧還原反應(yīng)中催化劑的穩(wěn)定性在燃料電池的商業(yè)應(yīng)用中至關(guān)重要。
貴金屬鉑(Pt)具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，因此目前在質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域，最常見的商用催化劑主要為鉑碳催化劑。然而，Pt在地球上的含量稀少，價格昂貴，催化層成本過高成為了制約PEMFC商業(yè)化發(fā)展的一個重要因素。目前，國際先進(jìn)水平已達(dá)到0.2g/kW，國內(nèi)技術(shù)主流水平約為0.3～0.4g/kW。總體來看，近年來質(zhì)子交換膜燃料電池的鉑載量已大幅下降，但離大規(guī)模商業(yè)化的要求還有差距。PEMFC催化劑開發(fā)的長期目標(biāo)是貴金屬用量接近甚至低于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車尾氣凈化裝置中的貴金屬用量(0.06g/kW)，近年來的相關(guān)研究就是在原有Pt基催化劑的基礎(chǔ)上制備各種高活性、高穩(wěn)定性的低載Pt催化劑，通過改進(jìn)Pt基催化劑的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高Pt的利用率，在降低Pt負(fù)載量的同時,提高陰極反應(yīng)速率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中鉑催化劑的成本問題以及提高催化劑的活性和穩(wěn)定性問題，提供一種碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的制備方法，過渡金屬Co的引入不僅可提高鉑催化劑的活性和穩(wěn)定性，而且能減少Pt的使用量，降低催化劑的成本。
一種碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的制備方法，具體步驟如下：
(1)將鉑前驅(qū)體和鈷前驅(qū)體溶解于N-N二甲基甲酰胺中，超聲處理得到前驅(qū)體溶液A，將碳材料和苯甲酸溶解于N-N二甲基甲酰胺中，超聲處理得到懸浮液B；
(2)將步驟(1)的前驅(qū)體溶液A和懸浮液B混合均勻，置于溫度為130-500℃下反應(yīng)100-300min，固液分離，固體干燥；
(3)將步驟(2)干燥后的固體置于氮氣氛圍、溫度為120～1000℃下保溫0.5～10h，冷卻至室溫，即得碳材料表面負(fù)載鉑鈷納米顆粒的催化劑。
所述步驟(1)碳材料為石墨、單層或多層石墨烯、碳納米管、導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電金剛石、碳納米角、石墨炔、活性炭、生物質(zhì)碳化材料、聚合物碳化材料、氰氨碳化材料、金屬有機(jī)框架(MOF)碳化材料、共價有機(jī)框架(COF)碳化材料、納米多孔碳、碳納米球、氮化碳、g-C3N4、酞菁衍生碳、碳纖維、石墨纖維中的一種或幾種。
所述步驟(1)鉑前驅(qū)體和鈷前驅(qū)體的鉑鈷質(zhì)量比為1:0.5～20。
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)利屬于昆明理工大學(xué)，未經(jīng)昆明理工大學(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/202210222096.0/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
