一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二得到Co/Zn‑MOFs；步骤三：分布惨杂得到催化剂；步骤四：得到甲醇燃料电池用的催化剂Fe/Co‑N‑C。本发明专利技术采用分步惨杂的方法合成催化剂Fe/Co‑N‑C，有效改善了催化剂的孔径，提高了催化剂的传质作用，并且通过金属铁与钴之间的协同作用，有效提高了催化剂的耐受性与ORR活性。再者，本发明专利技术的催化剂Fe/Co‑N‑C中的氮原子与甲醇中的氧原子相距较远，并没有电子轨道杂化，因此电压的改变并不影响催化剂的吸附能，与传统的催化剂相比，本发明专利技术的催化剂对于甲醇有着更高的耐受性。
【技术实现步骤摘要】
一种甲醇燃料电池用催化剂的制备方法
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种甲醇燃料电池用的催化剂及其制备方法。
技术介绍
当前，伴随着传统化石能源短缺，环境污染日益严重。作为一种新的发电技术，燃料电池不经过卡诺循环，能量转化率高，对环境友好，成为当前研究的重点。目前来说，质子膜燃料电池已经成为汽车与其他便携设备的高效能源供给。PEMFC中Pt基催化剂依然最好的催化剂，但是金属铂昂贵的价格是质子膜燃料电池难以大规模工业化生产的主要原因。所以添加其他过渡元素的金属，构成二元或三元金属合金来降低氧吸附键能，降低成本，但是依然面临催化剂成本高，贵金属实际利用效率不高等问题。
技术实现思路
针对现有技术问题，本专利技术的目的在于提供一种甲醇燃料电池用的催化剂及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种甲醇燃料电池用的催化剂由石墨烯负载非贵金属的卟啉络合物和双金属MOF制备而成。一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一：将卟啉溶解在乙腈中，并加入非贵金属盐使其溶解，加热到60-80℃搅拌4-5小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二：将ZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应2-3小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；步骤三：将石墨烯分散到甲醇中，超声5-10分钟，并加入步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声10-15分钟，在惰性氛围中，升温到800-900℃反应6-8小时，之后冷却至室温后加入步骤一所得的非贵金属的卟啉络合物，超声20-30分钟，保持在1000-1200℃反应6-12小时；步骤四：当反应结束后，冷却至室温后过滤，并用甲醇淋洗，在30-50℃下干燥10-14小时，即可得到甲醇燃料电池用的催化剂Fe/Co-N-C。优选的，所述步骤一中，非贵金属盐为铁盐、钴盐和锰盐中的一种；更为优选的，所述非金属盐为氯化铁。优选的，所述步骤一中，按摩尔比卟啉：非贵金属盐＝1-2：1；优选的，所述步骤二中，按质量比，氯化钴：ZIF8＝1-2：7；优选的，所述步骤三中，石墨烯：非贵金属的卟啉络合物:Co/Zn-MOFs＝5-7：2-3:1。所述的催化剂在甲醇燃料电池中的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用分步惨杂的方法合成催化剂Fe/Co-N-C，有效改善了催化剂的孔径，提高了催化剂的传质作用，并且通过金属铁与钴之间的协同作用，有效提高了催化剂的耐受性与ORR活性。再者，本专利技术的催化剂Fe/Co-N-C中的氮原子与甲醇中的氧原子相距较远，并没有电子轨道杂化，因此电压的改变并不影响催化剂的吸附能，与传统的催化剂相比，本专利技术的催化剂对于甲醇有着更高的耐受性。附图说明图1为实施例1所制备的催化剂的透射电镜图。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一：将1mol卟啉溶解在乙腈中，并加入1mol氯化铁使其溶解，加热到60℃搅拌4小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二：将7gZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将1g氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应2小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；步骤三：将5g石墨烯分散到甲醇中，超声5分钟，并加入1g步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声10分钟，在惰性氛围中，升温到800℃反应6小时，之后冷却至室温后加入2g步骤一所得的非贵金属的卟啉络合物，超声20分钟，保持在1000℃反应6小时；步骤四：当反应结束后，冷却至室温后过滤，并用甲醇淋洗，在30℃下干燥14小时，即可得到甲醇燃料电池用的催化剂Fe/Co-N-C，并用透射电镜扫描的图1。实施例2一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一：将1.4mol卟啉溶解在乙腈中，并加入1mol氯化铁使其溶解，加热到65℃搅拌4小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二：将7gZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将1.4g氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应2.5小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；步骤三：将6g石墨烯分散到甲醇中，超声8分钟，并加入1g步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声12分钟，在惰性氛围中，升温到850℃反应7小时，之后冷却至室温后加入2.4g步骤一所得的非贵金属的卟啉络合物，超声24分钟，保持在1050℃反应8小时；步骤四：当反应结束后，冷却至室温后过滤，并用甲醇淋洗，在35℃下干燥10-14小时，即可得到甲醇燃料电池用的催化剂Fe/Co-N-C。实施例3一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一：将1.8mol卟啉溶解在乙腈中，并加入1mol氯化铁使其溶解，加热到70℃搅拌4.5小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二：将7gZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将1.6g氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应3小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；步骤三：将6.5g石墨烯分散到甲醇中，超声10分钟，并加入1g步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声15分钟，在惰性氛围中，升温到900℃反应8小时，之后冷却至室温后加入3g步骤一所得的非贵金属的卟啉络合物，超声30分钟，保持在1100℃反应10小时；步骤四：当反应结束后，冷却至室温后过滤，并用甲醇淋洗，在50℃下干燥10小时，即可得到甲醇燃料电池用的催化剂Fe/Co-N-C。实施例4一种甲醇燃料电池用的催化剂由以下方法制备：步骤一：将2mol卟啉溶解在乙腈中，并加入1mol氯化铁使其溶解，加热到80℃搅拌5小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；步骤二：将7gZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将2g氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应3小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；步骤三：将7g石墨烯分散到甲醇中，超声10分钟，并加入1g步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声15分钟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甲醇燃料电池用的催化剂，其特征在于，所述催化剂由石墨烯负载非贵金属的卟啉络合物和双金属MOF制备而成。/n
【技术特征摘要】
1.一种甲醇燃料电池用的催化剂，其特征在于，所述催化剂由石墨烯负载非贵金属的卟啉络合物和双金属MOF制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇燃料电池用的催化剂，其特征在于，所述催化剂由以下方法制备：
步骤一：将卟啉溶解在乙腈中，并加入非贵金属盐使其溶解，加热到60-80℃搅拌4-5小时，并冷却结晶，使其形成非贵金属的卟啉络合物；
步骤二：将ZIF8溶解到甲醇中，形成分散液；将氯化钴溶解在甲醇中形成溶液，并将该溶液缓慢加入到分散液中，先在室温中反应1小时，后升温到120℃反应2-3小时，反应结束后，冷却至室温，并过滤得到Co/Zn-MOFs；
步骤三：将石墨烯分散到甲醇中，超声5-10分钟，并加入步骤二所得的Co/Zn-MOFs，继续超声10-15分钟，在惰性氛围中，升温到800-900℃反应6-8小时，之后冷却至室温后加入步骤一所得的非贵金属的卟啉络合物，超声20-30分钟，保持在1000-1200℃反应6-12小时；
步骤四...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建夫，
申请(专利权)人：陈建夫，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。