一种复合型燃料电池阴极催化剂NGPC/NCNTs及其制备方法与流程

文档序号:11837653阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种复合型燃料电池阴极非贵金属型电催化剂NGPC/NCNTs,其特征在于:活性组分为氮掺杂的石墨化多孔碳及碳纳米管;石墨化多孔碳由无定形多孔碳及杂散分布的洋葱状空心碳组成,尺寸在0.05-1微米;碳纳米管呈竹节状,直径为20-100纳米,长度为0.1-3微米;碳纳米管连接分散的石墨化多孔碳颗粒在三维空间上形成一个连续的导电骨架;具有微介孔复合型孔结构。

2.权利要求1所述的复合型燃料电池阴极非贵金属型电催化剂NGPC/NCNTs的制备方法,其特征在于,以金属有机框架材料为碳源,在惰性气氛下经以下三步高温热处理得到:

(1)先将金属有机框架材料在碳化温度下预碳化1小时、酸洗除去金属成分,并水洗至中性后干燥,得到预碳化的多孔碳粉末;

(2)将预碳化的多孔碳粉末加入溶有石墨化催化剂前驱物的水溶液中,均匀混合后,用旋转蒸发仪将溶剂蒸干,将所得固体样品干燥、研磨后在1000℃下热处理1-3小时,所得产物用盐酸和过氧化氢混合液120-180℃下水热处理24小时后,水洗至中性后真空干燥,得到石墨化的多孔碳;

(3)将上述石墨化多孔碳置于34wt.%硫酸溶液中浸泡4-12小时,然后离心干燥,并与氮源分子以水混和均匀,用旋转蒸发仪将溶剂蒸干,将所得固体样品干燥、研磨后在800-1000℃下热处理1-5小时,即得到NGPC/NCNTs催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的金属有机框架材料为MOF-5、MOF-74、ZIF-8、ZIF-9、ZIF-67、HKUST-1、MIL-53、MIL-88、MIL-101、UIO-66及其氨基、烷基化修饰产物。

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的惰性气氛为氮气、氩气。

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的碳化温度为500-700℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的酸洗可以是 盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、磷酸、甲酸、乙酸及以上两种或多种的混酸。

7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的石墨化催化剂前驱物的用量为3-10mmol/g预碳化的多孔碳粉。

8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的石墨化催化剂前驱物可以是金属铁、钴、镍、锰、钒、铬、钼、钨、钛的甲酸盐、乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、高氯酸盐及氯化物。

9.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的石墨化多孔碳与氮源分子的质量比为1:5-1:30。

10.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述氮源分子可以是尿素、硫脲、氨水、双氰胺、三聚氰胺、聚苯胺、甲酰胺、氨基氰、乙腈、吡啶、吡咯、咪唑、嘧啶、三氮唑及其衍生物。

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