一种燃料电池阳极氢气氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池阳极氢气氧化催化剂及其制备方法。该催化剂是由元素碳（C）、钨（W）或以其为主体掺杂硫、磷等元素组成的球状纳米材料，其粒径分布在1~10 nm之间。本发明专利技术方法简单可控，只需采取煅烧法，将含有上述元素的前驱体混合后高温煅烧。所得催化剂材料可作为燃料电池阳极氢气氧化催化剂，其在酸性与碱性中均具有超高的电催化性能与优异的循环稳定性。本方法成本低廉、环境友好，对降低燃料电池的成本以及推广其应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池阳极氢气氧化催化剂及其制备方法
本专利技术涉及材料领域和燃料电池领域，更加具体地说，涉及一种燃料电池阳极氢气氧化催化剂及其制备方法。
技术介绍
广泛推广使用氢能可有效地减少化石燃料燃烧后排放物对环境的污染。因此，氢气氧化反应（HOR）在能源转化领域中具有重要地位。作为HOR研究的一部分，设计与制备HOR催化剂也相应的至关重要。到目前为止，铂及其合金是现有报道的催化剂材料中最有效的HOR催化剂，其高昂的成本和较低的地球储量严重阻碍了氢能燃料电池的发展。为了解决上述问题，现已有报道一些基于贵金属（Rh、Pd、Ir等）与其它物质（非贵金属、碳材料）复合制得的HOR催化剂材料。但存在的问题是，金属催化剂材料在燃料电池强酸、碱性与氧化电位的共同作用下，非常容易溶解、烧结、团聚，导致催化剂性能出现衰减现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供一种燃料电池阳极氢气氧化催化剂及其制备方法，其催化剂具有类Pt族电催化剂性质，导电性、机械和化学稳定性均较好；其方法具有制备工艺简单，投资少，产量大，产品稳定和绿色环保的特点，有望广泛运用于燃料电池阳极电催化氢气氧化领域。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，该催化剂由元素碳、钨组成，表示为WxC@C；或者以元素碳、钨为主体掺杂元素Y组成，表示为WzC@Y‑C；其中，X、Z分别为未掺杂与掺杂时元素钨和碳的摩尔比，0

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，该催化剂由元素碳、钨组成，表示为WxC@C；或者以元素碳、钨为主体掺杂元素Y组成，表示为WzC@Y-C；其中，X、Z分别为未掺杂与掺杂时元素钨和碳的摩尔比，0<x≤2，0<z≤2；Y为N、S、P、B或Se；按下述步骤进行制备：步骤1，将钨源前驱体、碳源前驱体混合，在加热的去离子水中重结晶用于制备WxC@C；其中，钨源前驱体、碳源前驱体质量比例为1:5~40；去离子水温度为50~100℃；或者，将钨源前驱体、碳源前驱体及掺杂元素前驱体混合，在加热的去离子水中重结晶用于制备WzC@Y-C；其中，钨源前驱体、碳源前驱体质量比例为1:5~40，掺杂元素前驱体与钨源前驱体质量比例为1:1~15；去离子水温度为50~100℃；步骤2，将步骤1所得晶体分别进行干燥、研磨；步骤3，将步骤2所得粉体分别在惰性气氛下加热至预定T1温度，并在此温度下持续加热10~100min；所述T1为100~600℃；步骤4，将步骤3所得产物分别在惰性气氛下加热至T2温度，并在此温度下加热10~800min，即制备得到所述用于燃料电池阳极氢气氧化的催化剂；其中，所述T2为600~1100℃；所得到的催化剂中掺杂的异相元素Y所占质量比例为0.1-10%。2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，所述的燃料电池为质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、碱性膜燃料电池、微生物燃料电池中的至少一种。3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，所述钨源前驱体为钨酸、钨酸铵、磷钨酸、偏钨酸铵中的至少一种。4.根据权利要求1所述的燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，所述碳源前驱体为葡萄糖、蔗糖、淀粉、三聚氰胺、双氰胺中的至少一种。5.根据权利要求1所述的燃料电池阳极氢气氧化的催化剂，其特征在于，所述掺杂元素前驱体为硫粉、硫脲、硫化铵、磷酸钠、红磷、白磷、三苯基膦、硼氢化钠、硼氢化钾、单质硼、硒脲、硒氢化钠、单质硒、三聚氰胺、双氰胺、尿素中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊冰艳，陈立松，施剑林，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31