【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池非贵金属氧还原催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种燃料电池非贵金属氧还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，非贵金属氧还原催化剂以其成本优势表现出十分诱人的应用前景，是代替Pt基催化剂的理想选择。非贵金属氧还原催化剂主要包括过渡金属氧化物、金属硫化物和金属-碳-氮材料(M-N-C)。因M-N-C类催化剂表现出优异氧化还原(ORR)催化活性并适用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的酸性环境，是目前研究最为广泛的非贵金属ORR催化剂。M-N-C类催化剂制备流程简单，一般先将金属盐(Fe盐或Co盐)、碳载体及含N前驱体(含N大环化合物或小分子化合物)三者混合均匀，再经过高温处理即可制备具有ORR催化活性的M-N-C催化剂。其中金属盐和含N前驱体主要用于构成活性位点(M-Nx)，碳载体一方面起负载活性位点的作用，另一方面在整个氧还原反应过程中起着传递电子的作用。因此碳载体表面积越大导电性越好，越有利于促进氧还原反应的进行。ZIF8呈菱形十二面体，由四面体中心离子Zn2+和2-甲基咪唑有机配体桥连配位形成，其...
【技术保护点】
1.一种燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)将碳纳米管和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液，与六水合硝酸锌、过渡金属盐混合均匀，得分散液；/n其中，所述碳纳米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:2-3；所述碳纳米管和所述六水合硝酸锌的质量比为1:30-40；所述六水合硝酸锌中锌与所述过渡金属盐中金属的摩尔比为1:0.005-0.05；/n(2)将所述分散液与2-甲基咪唑混合反应后，分离得固体，将所述固体干燥、热处理后即可。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)将碳纳米管和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液，与六水合硝酸锌、过渡金属盐混合均匀，得分散液；
其中，所述碳纳米管和所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:2-3；所述碳纳米管和所述六水合硝酸锌的质量比为1:30-40；所述六水合硝酸锌中锌与所述过渡金属盐中金属的摩尔比为1:0.005-0.05；
(2)将所述分散液与2-甲基咪唑混合反应后，分离得固体，将所述固体干燥、热处理后即可。
2.如权利要求1所述的燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw为8000-50000；
和/或，步骤(1)中，所述混合溶液中的溶剂为醇类溶剂；
和/或，步骤(1)中，所述混合溶液中，所述碳纳米管的浓度为0.3-0.8mg/mL；
和/或，步骤(1)中，所述混合溶液通过下述步骤制得：在超声条件下，将所述碳纳米管和所述聚乙烯吡咯烷酮分别分散在溶剂中，超声分散至均匀。
3.如权利要求2所述的燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw为40000；
和/或，步骤(1)中，所述混合溶液中的溶剂为甲醇；
和/或，步骤(1)中，所述混合溶液中，所述碳纳米管的浓度为0.5mg/mL；
和/或，步骤(1)中，其中，所述超声分散的时间为20-40min。
4.如权利要求1所述的燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述六水合硝酸锌或所述过渡金属盐的添加方式按下述步骤进行：在超声条件下，向所述混合溶液中滴加所述六水合硝酸锌或所述过渡金属盐，超声分散至均匀；
和/或，步骤(1)中，所述过渡金属盐为钴盐和/或铁盐；
和/或，步骤(1)中，所述过渡金属盐以醋酸盐、硝酸盐或者盐酸盐的形式存在。
5.如权利要求4所述的燃料电池非贵金属氧还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为20-40min，较佳地为30min；
和/或，步骤(1)中，所述过渡金属盐为醋酸亚铁、醋酸钴、硝酸亚铁和硝酸钴中的一种或多种，较佳地为醋酸亚铁。
技术研发人员：李晓琳，杨敏，朱星烨，季文姣，倪蕾蕾，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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