自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备与应用，其结构单元为以碳布为前体，以氮掺杂碳纳米管(NCNTs)作为导电网络，铂纳米簇状物负载于其上。制备方法步骤包括：以碳布为前体，由六水硝酸钴、九水硝酸铁、氟化铵和尿素制得钴铁纳米线。再由生长钴铁纳米线的碳布和双氰胺制得氮掺杂碳纳米管。本发明专利技术的直接甲醇燃料电池三功能催化剂在催化直接甲醇燃料电池ORR和MOR反应中的应用及在HER反应中的电催化性能，能显著增强吸附气体吸附效率，提高稳定性和电导性，在ORR、MOR和HER反应中具有较低的过电位和成本，可以满足商业化应用的要求。商业化应用的要求。商业化应用的要求。

【技术实现步骤摘要】
自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备与应用


[0001]本专利技术属于直接甲醇燃料电池催化剂
，具体涉及自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物及其制备方法与其在直接甲醇燃料电池中的应用。

技术介绍

[0002]现如今世界能源有限，人类的不合理开采及浪费造成了能源危机与环境污染等诸多问题，为了满足现代社会的需要和缓解生态健康问题，寻找高效、清洁、可持续发展的能源技术是当今世界能源领域的研究重点。
[0003]氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应(MOR)是重要的可再生能源技术的核心反应过程，应用涉及到燃料电池和金属
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空气电池等领域。在燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFCs)采用全氟磺酸膜作为电解质、电解质无腐蚀、所需工作温度低、工作电流大、功率密度高、重量轻、启动快、环境友好及寿命长等优点，成为研究重点。直接甲醇燃料电池(DMFCs)是除氢燃料外，能量最高的燃料电池。DMFCs作为直接将化学能转化为电能的发电装置，具有能量转换效率高、操作简单、启动快和绿色无污染等优点。然而，它的性能也受多方面因素的影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的结构单元为碳布、所述氮掺杂碳纳米管(NCNTs)为电导网络，所述铂纳米簇状物为负载物，所述铂纳米簇状物以等离子体溅射沉积为手段负载于氮掺杂碳纳米管上。2.如权利要求1所述的一种自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：一、钴铁纳米线的制备：将碳布在10wt.％高锰酸钾溶液中超声10
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30min，继续在去离子水和乙醇中超声，直到溶液完全清澈。取出碳布后，在40
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60℃真空烘箱中干燥6
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24h。依次将钴、铁过渡金属盐、氟化铵和尿素边搅拌边加入去离子水中，并在室温下继续搅拌10
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30min形成均匀混合溶液。快速转移至水热反应釜中，将洗净的碳布浸于其中，在100
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140℃下反应6
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12h。将碳布取出，用去离子水和乙醇冲洗干净后，在40
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60℃真空烘箱中干燥6
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24h，得到钴铁纳米线；二、氮掺杂碳纳米管的制备：将生长钴铁纳米线的碳布和双氰胺置于管式炉的两个不同的瓷舟中，双氰胺位于管式炉的上游，于惰性气体氛围中，在一定升温速率下升温至400
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600℃退火2
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4h，再升温至800
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950℃继续退火2
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4h，得到氮掺杂碳纳米管；三、自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备：将生长氮掺杂碳纳米管的碳布置于磁控溅射仪器的基片上，在合适的工作参数下，等离子体溅射沉积将铂金属负载于所述自支撑氮掺杂碳纳米管表面制得自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物。3.如权利要求2所述的一种自支撑氮掺杂碳纳米管负载铂纳米簇状物的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钴过渡金属盐、铁过渡金属盐、氟化铵和尿素的质量比为200

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仲庆，王文杰，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：