一种一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法及其应用，属于燃料电池催化剂技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：以具有皮芯结构的一维导电材料作为载体，在载体壳层原位引入MOF前驱体，再与金属集流体进行有效复合，然后通过电化学原位活化得到具有低维和高维结构的复合分级燃料电池催化剂材料。制得的催化剂材料以多级组装双金属氢氧化物纳米片为催化活性位点主要区域，均匀稳定地分散于载体表面，通过界面作用稳定和电子传导提升的方法措施，提高了合成过程的可控性和工作环境下的稳定性，使得产物材料结构具有质量高效传输和电荷快速转移的突出技术优势，有利于提升燃料电池催化材料的电化学性能和催化空间利用率。用率。用率。

【技术实现步骤摘要】
一种一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于燃料电池催化剂
，具体涉及一种一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，人类社会对于能源需求的不断提高，促进了新型清洁能源的发展。燃料电池作为一种真正意义上的零污染的能量转换工具，发电过程不受卡诺循环的限制，能量转换率较高，尤其适合于便携式电源和电动汽车。随着燃料电池技术的成熟度提升和推广应用规模加大，将会给能源应用体系带来巨大的影响。
[0003]电催化氧反应主要包括氧还原反应（Oxygen reduction reaction，ORR）和氧析出反应（Oxygen evolution reaction，OER），是燃料电池的电化学基础，在新一代清洁能源技术中起着至关重要的作用。其中，阴极的氧还原反应过程复杂，动力学缓慢，因此开发阴极氧还原（ORR）电催化剂是发展燃料电池的关键技术之一。
[0004]为了提高ORR电催化剂的活性和工作寿命，一个重要技术途径就是通过创新催化剂载体和优化催化剂载体性能，进而提高催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于：以具有皮芯结构的一维导电材料作为载体，在载体壳层原位稳固引入磁性纳米粒子，进一步衍生制备一维导电材料担载双金属MOF前驱体，再与金属集流体进行磁性复合，然后通过电化学活化制得纳米双金属氢氧化物纳米片，最终生成复合低维结构和高维结构的纳米多级组装燃料电池催化剂材料，该燃料电池催化剂材料将具有一维皮芯结构的导电载体、二维片状结构的双金属氢氧化物、三维金属集流体进行分级多维组装而成；其具体制备过程为：步骤S1：将氯化亚铁和蔗糖加入到乙二醇中，搅拌混合均匀后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于210℃反应4h，冷却至室温，用去离子水洗涤数次后真空干燥得到一维导电材料，该一维导电材料具有皮芯结构，即皮层材料为碳，内芯材料为铁；步骤S2：取步骤S1得到的一维导电材料加入到 乙二醇中，再依次加入醋酸钠、聚乙二醇和六水合氯化铁，剧烈搅拌后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于200℃反应12h，冷却至室温，用去离子水洗涤数次后真空干燥，得到一维导电材料载体壳层原位稳固引入Fe3O4磁性纳米粒子的黑褐色样品；步骤S3：将步骤S2得到的一维导电材料载体壳层原位稳固引入Fe3O4磁性纳米粒子的黑褐色样品加入到 去离子水中，再依次加入醋酸镍和1H
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苯并咪唑
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羧酸，搅拌混合均匀后转移至聚四氟乙烯反应釜中，于130℃反应2
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6h，冷却至室温，用去离子水洗涤数次后真空干燥得到一维导电材料担载铁镍双金属MOF前驱体；步骤S4：将尺寸为2cm
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4cm的金属集流体分别在去离子水、丙酮和乙醇中超声清洗，再置入去离子水中，然后加入步骤S3得到的一维导电材料担载铁镍双金属MOF前驱体，常温下搅拌2h，过滤后真空干燥得到一维导电材料担载铁镍双金属MOF前驱体与泡沫镍的磁性复合材料；步骤S5：以步骤S4得到的一维导电材料担载铁镍双金属MOF前驱体与泡沫镍的磁性复合材料作为工作电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，以铂丝作为对电极，1mol/L KOH溶液为电解液，进行电化学活化，活化恒电流为10mA/cm2，活化时间为600s，即制得纳米铁镍双金属氢氧化物纳米片，最终制得复合低维结构和高维结构的纳米多级组装燃料电池催化剂材料。2.根据权利要求1所述的一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中的反应时间为4
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6h。3.根据权利要求1所述的一维载体复合燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S4中的金属集流...

【专利技术属性】
技术研发人员：白正宇，王靖雯，张庆，张琰，陈忠伟，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：