基于氮化物纳米粒子的低铂催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于氮化物纳米粒子的低铂催化剂及其制备方法。该催化剂的活性金属组分以超薄原子层的形式直接包覆在氮化物粒子表面或者碳载体负载的氮化物粒子的表面。制备步骤包括：先制得过渡金属的氨络合物，得到的氨络合物固体在氨气氛下氮化，得到氮化物纳米粒子；将氮化物纳米粒子负载在工作电极表面，采用脉冲沉积法在氮化物纳米粒子表面沉积活性组分，得到以氮化物为基底的低铂载量催化剂。该催化剂可用作低温燃料电池的阳极或者阴极催化剂，具有很高的催化活性和稳定性，可大幅度减少燃料电池的贵金属使用量，极大降低燃料电池的成本。本发明专利技术具有沉积量可控、操作简便、无需惰性气氛保护等重要特点，适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池领域，为一种可应用于燃料电池的基于氮化物纳米粒子的低钼催化剂及其制备方法。
技术介绍
大量燃烧矿物燃料所引起的能源短缺问题和环境问题日趋严峻，迫使人们越来越关注于探索新能源以及新的能源转换技术。低温燃料电池由于具有能量转换效率高、启动快和无污染等特点被誉为是最具大规模产业化前景的一类燃料电池。低温燃料电池包括质子交换膜燃料电池、直接醇燃料电池和直接酸燃料电池等，这些燃料电池催化剂均使用价格昂贵、资源稀缺的贵金属钼作为主要活性组分，由此造成的燃料电池成本高昂已成为制约燃料电池商业化进程的重要因素。同时，当前广泛使用的商业Pt/c催化剂由于负载的金属粒子和碳载体之间只存在弱的吸附作用，而且在燃料电池操作条件下碳载体容易被腐蚀，造成活性金属纳米粒子的脱落和迁移，严重制约了燃料电池的使用寿命。因此，制备和研究低成本，高活性和高稳定的催化剂对于燃料电池的开发和推广具有十分重要的意义。过渡金属氮化物具有高熔点，高硬度，耐腐蚀和高导电性等特点，同时大量的研究表明，氮化物在一些加氢还原，氧还原的过程中表现出较高的活性，被称为“类钼催化剂”。Chen等利用氮化碳作为硬模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氮化物纳米粒子的低铂催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）氮化物纳米粒子的制备：一种或者多种过渡金属的化合物溶于非水溶剂，然后通入氨气0.5 – 1小时，在真空干燥箱中50‑90℃蒸发溶剂，得到过渡金属的氨络合物；过渡金属氨络合物在氨气气氛下高温氮化3‑5小时，制得过渡金属氮化物纳米粒子；所述过渡金属氨络合物包括 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo或Ta任意一种形成的氨络合物或二种以上形成的二元或三元氨络合物；所述高温氮化的温度为500‑900℃；制得的过渡金属氮化物纳米粒子的直径为5‑15 nm；所述非水溶剂为醇类，或者醇类与酮或酯...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖世军，田新龙，罗俊明，陈容，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44