本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法。
背景技术：
能源的生产与消费关系到全球的气候变化。目前，80％的能源消耗依靠化石燃料-煤和石油。然而，传统的能源消耗存在如下弊端煤和石油是不可再生资源，会很快被用尽；由于传统热机实现能量转化受到卡诺循环的限制，燃烧相对于能源的利用率很低；大量化石燃料的燃烧所产生的大量二氧化碳以及COx、NOx等污染物，造成温室效应以及酸雨等严重的环境问题。传统的能源结构和低利用率无法满足未来社会可持续发展对高效、清洁、经济、安全能源的需求。
聚合物电解质燃料电池(PEFCs)具有功率密度高、无污染、低温操作(60-90℃)和环境友好等特点，被认为是21世纪首选的绿色能源技术。与其它燃料电池相比，PEFCs可在室温下快速启动，并可按照负载要求快速改变输出功率，是最有发展前途的未来电动汽车、分散式电站、备用电源和便携式电器的理想替代电源，现有技术制备的催化剂存在着操作比较复杂、反应过程不易控制的缺点，不能很好的满足燃料电池产业化得要求，因此，提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法。
技术实现要素：
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、选取锰、铂、钼、钴与碳材料为原料，并将锰、铂、钼、钴与碳材料放置到清洗装置中进行清洗，且清洗的次数为3-6次，以保证锰、铂、钼、钴与碳材料本身的清洁度高于百分之九十五，清洗后烘干；
S2、将S1中处理的干燥碳材料放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶3，超声后通入保护气，再加入还原剂，反应时间为5-10分钟，且保证反应的温度为50-75摄氏度，然后加入盐水进行置换反应，置换反应的时间为3-7分钟，完成后，备用；
S3、将S1中处理的干燥锰放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶2，超声后加入氧化剂，反应5-10分钟，且保证反应的温度为50-75摄氏度，完成后，备用；
S4、将S2与S3中处理的碳材料与锰分别通入过滤装置内，进行过滤处理，处理时保证各自的独立；
S5、将S4中的碳材料与锰在反应容器中分散均匀后，将碳材料与锰的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨15-35分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为40-60摄氏度；
S6、将S1中铂、钼、钴在反应容器中分散均匀后，将铂、钼、钴的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨5-15分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为60-80摄氏度；
S7、将经S5与S6研磨后的产物分别进行过滤处理，保证碳材料和锰与铂、钼和钴的颗粒大小为5-10微米；
S8、将S7中碳材料和锰与铂、钼和钴在反应容器中分散均匀后，在惰性气体气氛保护下以20℃/min速度升温200-900℃下焙烧2-4h，且升温速度为200℃/h，保证反应容器处于真空状态，即得Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂。
优选的，在S2中的还原剂为氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的混合物，且氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的重量比为1∶0.7∶1.2∶0.8。
优选的，在S3中的氧化剂为浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的混合物，且浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的重量比为1.1∶0.9∶1.15∶0.8。
优选的，在S8中的惰性气体为氮气，且真空状态的含氧量不高于百分之二。
优选的，碳材料为活性炭、纳米碳纤维、碳纳米笼、石墨烯或氧或者化石墨烯。
优选的，在制备过程中的研磨容器的研磨速率需保持在3000-3500转/min。
本发明中燃料电池催化剂Mn、石墨烯的成本低，且制备方法简单，容易操作，燃料电池催化剂的颗粒尺寸容易控制，适于进行大批量工业化生产，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、选取锰、铂、钼、钴与碳材料为原料，碳材料为活性炭、纳米碳纤维、碳纳米笼、石墨烯或氧或者化石墨烯，并将锰、铂、钼、钴与碳材料放置到清洗装置中进行清洗，且清洗的次数为3次，以保证锰、铂、钼、钴与碳材料本身的清洁度高于百分之九十五，清洗后烘干；
S2、将S1中处理的干燥碳材料放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶3，超声后通入保护气，再加入还原剂，还原剂为氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的混合物，且氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的重量比为1∶0.7∶1.2∶0.8，反应时间为5分钟，且保证反应的温度为50摄氏度，然后加入盐水进行置换反应，置换反应的时间为3分钟，完成后，备用；
S3、将S1中处理的干燥锰放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶2，超声后加入氧化剂，氧化剂为浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的混合物，且浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的重量比为1.1∶0.9∶1.15∶0.8，反应5-10分钟，且保证反应的温度为50摄氏度，完成后，备用；
S4、将S2与S3中处理的碳材料与锰分别通入过滤装置内，进行过滤处理，处理时保证各自的独立；
S5、将S4中的碳材料与锰在反应容器中分散均匀后，将碳材料与锰的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨15分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为40摄氏度；
S6、将S1中铂、钼、钴在反应容器中分散均匀后，将铂、钼、钴的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨5分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为60摄氏度；
S7、将经S5与S6研磨后的产物分别进行过滤处理，保证碳材料和锰与铂、钼和钴的颗粒大小为5微米；
S8、将S7中碳材料和锰与铂、钼和钴在反应容器中分散均匀后，在惰性气体气氛保护下以20℃/min速度升温200℃下焙烧2h，且升温速度为200℃/h，惰性气体为氮气，且真空状态的含氧量不高于百分之二，保证反应容器处于真空状态，即得Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂。
在制备过程中的研磨容器的研磨速率需保持在3000转/min。
实施例2
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、选取锰、铂、钼、钴与碳材料为原料，碳材料为活性炭、纳米碳纤维、碳纳米笼、石墨烯或氧或者化石墨烯，并将锰、铂、钼、钴与碳材料放置到清洗装置中进行清洗，且清洗的次数为4次，以保证锰、铂、钼、钴与碳材料本身的清洁度高于百分之九十五，清洗后烘干；
S2、将S1中处理的干燥碳材料放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶3，超声后通入保护气，再加入还原剂，还原剂为氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的混合物，且氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的重量比为1∶0.7∶1.2∶0.8，反应时间为6.5分钟，且保证反应的温度为55摄氏度，然后加入盐水进行置换反应，置换反应的时间为4分钟，完成后，备用；
S3、将S1中处理的干燥锰放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶2，超声后加入氧化剂，氧化剂为浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的混合物，且浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的重量比为1.1∶0.9∶1.15∶0.8，反应6.5分钟，且保证反应的温度为55摄氏度，完成后，备用；
S4、将S2与S3中处理的碳材料与锰分别通入过滤装置内，进行过滤处理，处理时保证各自的独立；
S5、将S4中的碳材料与锰在反应容器中分散均匀后，将碳材料与锰的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨20分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为45摄氏度；
S6、将S1中铂、钼、钴在反应容器中分散均匀后，将铂、钼、钴的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨8分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为65摄氏度；
S7、将经S5与S6研磨后的产物分别进行过滤处理，保证碳材料和锰与铂、钼和钴的颗粒大小为6.5微米；
S8、将S7中碳材料和锰与铂、钼和钴在反应容器中分散均匀后，在惰性气体气氛保护下以20℃/min速度升温400℃下焙烧2.5h，且升温速度为200℃/h，惰性气体为氮气，且真空状态的含氧量不高于百分之二，保证反应容器处于真空状态，即得Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂。
在制备过程中的研磨容器的研磨速率需保持在3100转/min。
实施例3
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、选取锰、铂、钼、钴与碳材料为原料，碳材料为活性炭、纳米碳纤维、碳纳米笼、石墨烯或氧或者化石墨烯，并将锰、铂、钼、钴与碳材料放置到清洗装置中进行清洗，且清洗的次数为5次，以保证锰、铂、钼、钴与碳材料本身的清洁度高于百分之九十五，清洗后烘干；
S2、将S1中处理的干燥碳材料放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶3，超声后通入保护气，再加入还原剂，还原剂为氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的混合物，且氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的重量比为1∶0.7∶1.2∶0.8，反应时间为8分钟，且保证反应的温度为66摄氏度，然后加入盐水进行置换反应，置换反应的时间为6分钟，完成后，备用；
S3、将S1中处理的干燥锰放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶2，超声后加入氧化剂，氧化剂为浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的混合物，且浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的重量比为1.1∶0.9∶1.15∶0.8，反应8分钟，且保证反应的温度为68摄氏度，完成后，备用；
S4、将S2与S3中处理的碳材料与锰分别通入过滤装置内，进行过滤处理，处理时保证各自的独立；
S5、将S4中的碳材料与锰在反应容器中分散均匀后，将碳材料与锰的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨30分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为55摄氏度；
S6、将S1中铂、钼、钴在反应容器中分散均匀后，将铂、钼、钴的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨12分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为75摄氏度；
S7、将经S5与S6研磨后的产物分别进行过滤处理，保证碳材料和锰与铂、钼和钴的颗粒大小为8微米；
S8、将S7中碳材料和锰与铂、钼和钴在反应容器中分散均匀后，在惰性气体气氛保护下以20℃/min速度升温700℃下焙烧3.5h，且升温速度为200℃/h，惰性气体为氮气，且真空状态的含氧量不高于百分之二，保证反应容器处于真空状态，即得Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂。
在制备过程中的研磨容器的研磨速率需保持在3300转/min。
实施例4
本发明提出了一种Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、选取锰、铂、钼、钴与碳材料为原料，碳材料为活性炭、纳米碳纤维、碳纳米笼、石墨烯或氧或者化石墨烯，并将锰、铂、钼、钴与碳材料放置到清洗装置中进行清洗，且清洗的次数为6次，以保证锰、铂、钼、钴与碳材料本身的清洁度高于百分之九十五，清洗后烘干；
S2、将S1中处理的干燥碳材料放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶3，超声后通入保护气，再加入还原剂，还原剂为氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的混合物，且氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠与乙醇的重量比为1∶0.7∶1.2∶0.8，反应时间为10分钟，且保证反应的温度为75摄氏度，然后加入盐水进行置换反应，置换反应的时间为7分钟，完成后，备用；
S3、将S1中处理的干燥锰放入到容器中，并加入纯水，且碳材料与纯水的重量比为1∶2，超声后加入氧化剂，氧化剂为浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的混合物，且浓硫酸、硝酸、二氧化锰、三氧化二铁的重量比为1.1∶0.9∶1.15∶0.8，反应10分钟，且保证反应的温度为75摄氏度，完成后，备用；
S4、将S2与S3中处理的碳材料与锰分别通入过滤装置内，进行过滤处理，处理时保证各自的独立；
S5、将S4中的碳材料与锰在反应容器中分散均匀后，将碳材料与锰的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨35分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为60摄氏度；
S6、将S1中铂、钼、钴在反应容器中分散均匀后，将铂、钼、钴的混合物转移至研磨容器中，在湿态条件下进行机械研磨15分钟，在研磨过程中，保证研磨温度为80摄氏度；
S7、将经S5与S6研磨后的产物分别进行过滤处理，保证碳材料和锰与铂、钼和钴的颗粒大小为10微米；
S8、将S7中碳材料和锰与铂、钼和钴在反应容器中分散均匀后，在惰性气体气氛保护下以20℃/min速度升温900℃下焙烧4h，且升温速度为200℃/h，惰性气体为氮气，且真空状态的含氧量不高于百分之二，保证反应容器处于真空状态，即得Mn-石墨烯结合型燃料电池催化剂。
在制备过程中的研磨容器的研磨速率需保持在3500转/min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。