[發(fā)明專利]一種鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210801524.5 | 申請日： | 2022-07-08 |
| 公開（公告）號： | CN115084554A | 公開（公告）日： | 2022-09-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 曹季冬;方川;李飛強(qiáng) | 申請（專利權(quán)）人： | 北京億華通科技股份有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/90 | 分類號： | H01M4/90;H01M4/88 |
| 代理公司： | 北京共騰律師事務(wù)所 16031 | 代理人： | 李保民 |
| 地址： | 100192 北京市海淀區(qū)西小口路6*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 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 摻雜 三聚 甲醛 凝膠 催化劑 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑及其制備方法，包括以下步驟：1）首先將三聚氰胺溶解在甲醛溶液中，將鐵鹽加入，并烘干研磨，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠；2）將上述鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠與炭黑混合，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑，應(yīng)用于燃料電池電極，催化劑質(zhì)量百分比組成為：三聚氰胺甲醛凝膠：9~99%，鐵：1~10%。本發(fā)明所制備燃料電池非貴金屬催化劑，增加了非貴金屬催化劑的活性位點，使得催化劑的成本得到有效降低。加入金屬鹽，使得制備的催化劑活性位點分布更加均勻，可以有效防止過渡金屬的團(tuán)聚。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于燃料電池催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)
目前燃料電池主要采用鉑或鉑合金作為電極催化材料，加速兩極的電化學(xué)反應(yīng)，但由于Pt資源短缺、價格昂貴，造成燃料電池成本較高。
在現(xiàn)有技術(shù)中需要用到大量的貴金屬Pt作為電極材料，在催化過程中Pt容易發(fā)生團(tuán)聚，造成燃料電池催化性能的下降。采用非貴金屬催化劑可以大幅度降低電極成本，但目前的非貴金屬催化劑活性位點少，導(dǎo)致催化劑用量大，膜電極中催化層較厚，影響傳質(zhì)效果，造成性能不足。
為降低燃料電池中催化劑成本，采用非貴金屬材料代替Pt，采用此非貴金屬催化劑不僅可以提高氧還原活性，而且因為不容易發(fā)生團(tuán)聚、溶解等問題，穩(wěn)定性也可以得到提升。提供一種制備方法簡單、成本較低、比表面積大、含氮量高、催化活性高和穩(wěn)定性好的燃料電池催化劑及其制備方法就成為該技術(shù)領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑及其制備方法，其特征在于，制備方法包括以下步驟：
步驟一：鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠制備；
首先將三聚氰胺在加熱條件下溶解在甲醛溶液中，形成三聚氰胺甲醛凝膠預(yù)聚物，然后在磁力攪拌下，將鐵鹽加入到上述反應(yīng)液中；接著在磁力攪拌下，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛濕凝膠，最后用丙酮將上述濕凝膠中的溶劑置換出來，并烘干研磨，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠；
步驟二：鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑制備；
將上述鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠與炭黑，在球磨條件下混合均勻，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑。
具體的，所述鐵鹽是六水合氯化鐵、氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種或幾種，優(yōu)選六水合氯化鐵，混合條件是磁力攪拌2 h將溶液混合均勻。
具體的，所述步驟一中，形成三聚氰胺甲醛凝膠預(yù)聚物的具體條件是：用氫氧化鈉水溶液將混合溶液pH調(diào)至8-9，在70-100℃條件下反應(yīng)0.3-2小時，優(yōu)選的，pH調(diào)至8，在80℃條件下反應(yīng)0.5小時。
具體的，所述步驟一中，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛濕凝膠的具體條件是：用鹽酸水溶液將混合溶液pH調(diào)至1-5，并穩(wěn)定0.3-2 h，將上述溶液在40-80℃烘箱中反應(yīng)0.5-2天，優(yōu)選的，pH調(diào)至2-3，并穩(wěn)定0.5 h，將上述溶液在60℃烘箱中反應(yīng)一天。
具體的，所述步驟二中，鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠與炭黑按質(zhì)量分?jǐn)?shù)3:1-8:1混合，優(yōu)選5:1混合。
具體的，所述步驟二中，得到鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑的具體條件是：在惰性氣體條件下，利用管式爐將其高溫?zé)崽幚?-6小時，優(yōu)選的，在N2氣體條件下，利用管式爐將其高溫?zé)崽幚?小時。
具體的，所述高溫?zé)崽幚淼臏囟仁?00-1000℃。
一種鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑，其特征在于，所述鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑，由以上任意一項所述的制備方法制得。
優(yōu)選的，所述鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑質(zhì)量百分比組成為：三聚氰胺甲醛凝膠：9~99%，鐵：1~10%。
具體的，所述鐵摻雜三聚氰胺甲醛凝膠催化劑應(yīng)用于燃料電池電極。
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