用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂及其制备方法技术

一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂及其制备方法，该催化剂是通过在铱金属化合物的甲醇溶液中，将锌金属化合物与咪唑类有机配体配位形成包裹了铱金属化合物的金属有机框架复合材料，再在惰性气体氛围下高温煅烧，咪唑类有机配体形成非金属杂原子氮掺杂的多孔碳载体，铱原子与周围的非金属杂原子氮相互作用，以单个铱原子配位4个氮原子(Ir‑N4)的形式负载在多孔碳载体上。本发明专利技术通过简单的混合方式，制备得到铱金属化合物和金属有机框架材料的复合材料，再通过高温热解便可制得铱单原子催化剂。该方法简单易行，所述催化剂适用于直接甲酸燃料电池的阳极反应，具有原子利用率高，催化性能优异，稳定性好的特性。

【技术实现步骤摘要】
用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂及其制备方法
本专利技术具体涉及一种直接甲酸燃料电池阳极铱单原子催化剂及其制备方法，属于直接甲酸燃料电池

技术介绍
随着人类社会的发展，全球能源的消耗和气候变化等问题都引起了人们的广泛关注，因此寻找可替代的清洁能源已经迫在眉睫。目前，正在开发的新能源包括太阳能，风能，燃料电池等。其中，直接甲酸燃料电池是一种通过甲酸和空气的电极反应生成二氧化碳和水直接将化学能转换成电能的装置，不需要充电，不会产生废气，因能量转换效率高和环境友好等优越性受到人们的关注，被认为是21世纪首选的清洁能源发电技术之一。燃料电池特别适合用于作为汽车的动力来源，燃料电池已经被视为汽车业务的最终解决方案之一，比电动汽车更具优势，事实上第一批生产的燃料电池汽车已经在日本商业销售。但是直接甲酸燃料电池的阳极甲酸氧化动力学缓慢、催化剂易失活，昂贵的阳极催化剂是制约燃料电池商业化进程的一大因素。现在，钯碳和铂碳是商业上最广泛使用的催化剂，但由于钯碳和铂碳的价格昂贵，单位质量活性低，且很容易在使用的过程中衰减失活，这些都是实现直接甲酸燃料电池大规模商业化急需解决的问题。目前为止解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构是铱单原子与其周围4个氮原子形成Ir‑N4配位，并且负载在多孔碳载体上；该催化剂的结构是通过在铱金属化合物的甲醇溶液中，将锌金属化合物与咪唑类有机配体配位形成包裹了铱金属化合物的金属有机框架复合材料，再在惰性气体氛围下高温煅烧，使咪唑类有机配体形成非金属杂原子氮掺杂的多孔碳载体。

【技术特征摘要】
1.一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构是铱单原子与其周围4个氮原子形成Ir-N4配位，并且负载在多孔碳载体上；该催化剂的结构是通过在铱金属化合物的甲醇溶液中，将锌金属化合物与咪唑类有机配体配位形成包裹了铱金属化合物的金属有机框架复合材料，再在惰性气体氛围下高温煅烧，使咪唑类有机配体形成非金属杂原子氮掺杂的多孔碳载体。2.根据权利要求1所述的一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂，其特征在于，所述咪唑类有机配体为2-甲基咪唑。3.根据权利要求1所述的一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂，其特征在于，所述铱金属化合物为铱乙酰丙酮盐；所述锌金属化合物为锌的硝酸盐、硫酸盐或氯化盐。4.如权利要求1-3任一权利要求所述的一种用于直接甲酸燃料电池的铱单原子催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)将铱金属化合物甲醇溶液和锌金属化合物甲醇溶液加入到咪唑类有机配体甲醇溶液中，反应后得到悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚栋，陈远均，李治，冀淑方，王定胜，彭卿，陈晨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11