【技术实现步骤摘要】
一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备与应用
[0001]本专利技术属于甲醇燃料电池催化剂
,具体涉及一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备与在甲醇燃料电池中的应用。
技术介绍
[0002]能源是人类社会活动的物质基础,是世界经济发展的驱动力。煤、石油、天然气等不可再生的化石能源是目前全球消耗的最主要能源。传统能源所带来的能源危机和环境问题是人类社会可持续发展的阻力。不断上升的能源需求、化石燃料储备的枯竭和环境污染等现状,促进了人类对具有高效率和低排放的能量转换装置的研究。由可再生的小分子物质(例如氢、乙醇,甲酸和甲醇等)供能的燃料电池可能具有满足这些要求的潜力。燃料电池(Fuel Cell,FC),是一种可以不用热机做功、不经过卡诺循环,直接将储存在燃料中的化学能通过电化学反应转化为电能的一种新的发电方式。由于其还具有高功率密度及使用时间长等方面的优势,因此被誉为是继火电、水电、核电之外的第四种电力技术。直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于其功率密度高、零或低排气、易于充电、结构简单、低温启动快等优点,近年来引起了相当广泛的兴趣。然而,DMFC在实现商业化的路程中依然存在诸多阻碍,如:低温下DMFC的电化学氧化动力学过程缓慢,且甲醇易透过质子交换膜从阳极滲透到阴极,而使氧电极中毒;电催化剂易被甲醇氧化生成的中间产物(CO)毒化,尽管已经实现了相当大的改进,但DMFC离大规模的商业化应用还很遥远。当前,铂及其合金常用作氧还原反应和甲醇氧化反应(MOR)的双功能催化剂,商用氧还原反应(ORR)催化剂通常由分 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述复合中空石墨烯球为铁钴双金属氮掺杂中空石墨烯球,所述铁钴双金属氮掺杂中空石墨烯球(FeCo/N
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HGS)为载体,所述铂镍纳米颗粒为负载物,所述负载物通过射频等离子体处理负载于所述载体上。2.如权利要求1所述的一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括如下步骤:步骤一、FeCo/N
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HGS的制备:氧化石墨烯(GO)和聚苯乙烯球(PS球)自组装后,将聚苯胺包覆在表面,加入三聚氰胺作为氮源和碳源,再与铁过渡金属盐、钴过渡金属盐和还原剂反应,之后煅烧得到FeCo/N
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HGS;步骤二、射频等离子体改性FeCo/N
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HGS的制备:采用不同气氛射频等离子体表面处理步骤一制备的铁钴双金属氮掺杂中空石墨烯球得到射频等离子体改性FeCo/N
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HGS;步骤三、负载铂镍纳米颗粒的FeCo/N
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HGS的制备:将步骤二中制备的射频等离子体改性FeCo/N
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HGS与铂镍纳米粒子结合得到负载铂镍纳米颗粒的FeCo/N
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HGS。3.如权利要求2所述的一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述步骤一中FeCo/N
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HGS的制备步骤包括:(1)聚苯乙烯球(PS球)加入盐酸溶液中搅拌均匀,将氧化石墨烯加入水中超声20~40min后,加入上述聚苯乙烯球溶液中,在室温下磁力搅拌反应6~12h;(2)在上述(1)溶液中加入三聚氰胺,在室温下继续磁力搅拌反应一段时间后加入苯胺,采用冰水浴让溶液温度保持在0℃;再缓慢加入氧化剂过硫酸铵来促进聚苯胺的合成,同时加入铁钴过渡金属盐,避光反应10~24h,使聚苯胺能均匀聚合在石墨烯表面;(3)往溶液(2)中加入还原剂,在90~120℃下回流,使氧化石墨烯还原为石墨烯,反应完后干燥得到墨绿色石墨烯粉末,将所述石墨烯粉末与三聚氰胺混合溶于去离子水中,混合磁力搅拌反应一段时间后,过滤收集样品;(4)将(3)中得到的固体样品置于还原性气氛高温管式炉中退火,反应装置从室温升至380~450℃,保温2h,再升至750℃,继续高温煅烧1~3h,等冷却至室温后,将制得的样品在2M的硫酸溶液中于80℃下加热4~10h去除样品中不稳定及无活性的物质,再用去离子水充分洗涤获得FeCo/N
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HGS。4.如权利要求2所述的一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述射频等离子体改性FeCo/N
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HGS的制备:将FeCo/N
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HGS放入低温射频等离子体机器装置,通入不同的气体进行放电表面处理改性。5.如权利要求4所述的一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述不同的气体为氩气、氩氢气、氩氨气、氮气或氧气中的一种。6.如权利要求2所述的一种复合中空石墨烯球负载铂镍纳米粒子的制备方法,其特征在于,负载铂镍纳米颗粒的FeCo/N
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HGS的制备过程为:水合乙酰丙酮镍,1,2
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十四碳二醇,...
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