Ir/Mo2C/C复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及复合材料领域，具体涉及ir/mo2c/c复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，传统化石能源的过度使用，使地球环境受到前所未有的污染。为了在满足人类能源需求的同时能够保护环境，各个国家开展了对新能源研究的浪潮。

2、氢能的使用对减少化石燃料的依赖和环境保护问题提供了一个可行的解决方案。在建立氢经济的过程中，燃料电池发挥着至关重要的作用。

3、碱性膜燃料电池(hemfcs)与质子交换膜燃料(pemfcs)电池类似，其使用的离子交换膜为阴离子交换膜。由于碱性膜燃料电池可以使用非铂族金属阴极电催化剂(如ag、mn-co氧化物和fe-n-c等)和镍基双极板，具有很好的发展前景。

4、目前，高性能的质子交换膜燃料的阳极催化剂仍依赖于铂族金属。当电解质从酸性变为碱性时，其氢氧化反应(hor)动力学显著减慢约2-3个数量级，从而导致碱性膜燃料电池阳极上的铂族金属负载较高。因此，碱性膜燃料电池的阳极成本也会大幅增加。此外，通常使用铂基催化剂的hemfc稳定性差，需要更高的催化剂负载量来驱动稳定的hemfc，从而进一步增加成本。

5、因此，开发效率高、催化能力稳定的催化剂，同时降低碱性氢氧化反应阳极的铂族元素负载量，是碱性膜燃料电池持续发展的关键目标。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的碱性氢氧化反应催化剂稳定性低、反应活性差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种ir/mo2c/c复合材料，该复合材料中含有载体和金属活性组分，所述载体中含有mo2c和碳；所述金属活性组分为ir；所述金属活性组分以单原子分散状态分布于所述mo2c上；

3、以所述ir/mo2c/c复合材料的总重量为基准，所述金属活性组分的负载量为1-15wt％。

4、本发明的第二方面提供第一方面所述的ir/mo2c/c复合材料在氢氧化反应催化剂中的应用。

5、本发明的第三方面提供一种制备第一方面所述的ir/mo2c/c复合材料的方法，包括：

6、(1)在水存在下，将金属源和载体前驱体进行接触混合后再进行蒸发处理，得到中间体i；

7、(2)在保护性气氛下，将所述中间体i进行加热处理，得到所述ir/mo2c/c复合材料；

8、所述金属源为能够提供金属活性组分的可溶性化合物，所述金属活性组分为ir；

9、所述载体前驱体为moox/c复合物；

10、所述金属活性组分能够以单原子分散状态分布于所述mo2c上；以所述ir/mo2c/c复合材料的总重量为基准，所述金属源的用量使得所述金属活性组分的负载量为1-15wt％。

11、本发明相对于现有技术至少具有以下优点：

12、本发明提供的ir/mo2c/c复合材料作为碱性膜燃料电池阳极催化剂具有优异的稳定性和碱性氢气氧化活性。

技术特征：

1.一种ir/mo2c/c复合材料，其特征在于，该复合材料中含有载体和金属活性组分，所述载体中含有mo2c和碳；所述金属活性组分为ir；所述金属活性组分以单原子分散状态分布于所述mo2c上；

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，以所述ir/mo2c/c复合材料的总重量为基准，所述金属活性组分的负载量为1-5wt％。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述ir/mo2c/c复合材料中的ir和mo的元素摩尔比为1：5-15。

4.权利要求1-3中任意一项所述的ir/mo2c/c复合材料在氢氧化反应催化剂中的应用。

5.一种制备权利要求1-3中任意一项所述的ir/mo2c/c复合材料的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述金属源为ircl3·xh2o和/或乙酰丙酮铱；

7.根据权利要求5或6中所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述加热处理的条件包括：温度为500-1000℃，时间为0.5-1.5h；

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括采用含有以下操作的步骤制备所述moox/c复合物：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(s1)中，所述分散剂选自乙醇、异丙醇、甲醇中的至少一种。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步骤(s2)中，所述保温加热反应的条件包括：温度为80-100℃，时间为6-10h；

技术总结
本发明涉及复合材料领域，公开了一种Ir/Mo<subgt;2</subgt;C/C复合材料及其制备方法和应用。该复合材料中含有载体和金属活性组分，所述载体中含有Mo<subgt;2</subgt;C和碳；所述金属活性组分为Ir；所述金属活性组分以单原子分散状态分布于所述Mo<subgt;2</subgt;C上。本发明中的Ir/Mo<subgt;2</subgt;C/C复合材料具有优异的碱性氢气氧化活性和稳定形，作为氢氧化反应催化剂可有效提高碱性膜燃料电池中的峰值功率密度。

技术研发人员：庄仲滨,方锦杰,王海勇,朱威
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10