一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法技术

本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法。包括：碳载铂基催化剂的制备，包括液相还原法、浸渍法、胶体法、微波加热法；碳载铂基催化剂表面致密碳层包覆，包括气相沉积、有机小分子吸附后碳化、有机小分子聚合后碳化方法；碳包覆催化剂的后处理；在非氧化性气氛中将温度300～1000℃分为一至五段，升温1～50℃/分钟，每段保温0.5～10小时，然后以1～50℃/分钟降至室温。本发明专利技术方法保证碳层有效完整地包覆在催化剂表面，通过还原性气氛下的热处理有效降低所制备碳层的厚度，并保证催化剂表面碳层的包覆约束，同时增加碳层的孔隙率，提高反应物的可及性，保证催化剂耐久性能同时极大提高催化剂的催化活性和贵金属的利用率。性和贵金属的利用率。性和贵金属的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法


[0001]本专利技术属于质子交换膜燃料电池制备技术和新能源
，涉及一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的制备方法，具体涉及一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法。

技术介绍

[0002]燃料电池用氧化还原催化剂中铂(Pt)基贵金属催化剂失活的重要原因之一是铂基纳米颗粒长期使用过程中的脱离、溶解、迁移、聚集和长大，在铂基颗粒外制备一层允许氧分子、水分子进出的多孔碳层，可以在保证催化活性的基础上显著提高催化剂耐久性。
[0003]Dong等研究者使用聚多巴胺包覆PtFe纳米颗粒(NPs)，经过热处理后，得到碳包覆的有序PtFe合金纳米颗粒(fct
‑
PtFe NPs)，通过调节多巴胺浓度，控制碳包覆催化剂碳层的厚度，多巴胺原位形成的N掺杂碳壳可以有效阻止纳米颗粒的聚集和溶解。当碳壳层的厚度在1nm以下，且具备一定孔隙率时，其对NPs具备较好的保护效果同时保留较高的催化活性，其质量活性比商业Pt/C催化剂高11.4倍，比活性高10.5倍。在膜电极组件(MEA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法，其特征在于包括以下步骤：S1碳载铂基催化剂的制备，S2碳载铂基催化剂表面碳层包覆，S3碳包覆催化剂的后处理；其中，S3碳包覆催化剂的后处理是：在非氧化性气氛中进行热处理；热处理中：升温速率1～50℃/分钟，升温至300～1000℃，保温0.5～10小时，然后以1～50℃/分钟降至室温；或将300～1000℃分成二至五个温度段，每段以1～50℃/分钟升温，保温0.5～10小时，最后以1～50℃/分钟降温至室温，得到碳包覆铂碳催化剂；非氧化气氛为还原性气氛和平衡气氛的混合气氛，混合气氛中平衡气氛的体积含量为10～95％，还原性气氛是氢气、一氧化碳、氨气、硫化氢中的至少一种，平衡气氛是氮气、氩气中的至少一种。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法，其特征在于：在非氧化性气氛中进行两个温度段热处理，每段升温速率为1～10℃/分钟，每段保温0.5～5小时，第一段升温至300～600℃，第二段升温至700～900℃，保温0.5～5小时，然后降温至室温，得到后处理后的碳包覆铂碳催化剂。3.根据权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法，其特征在于：碳载铂基催化剂的制备包括：液相还原法、浸渍法、胶体法、微波加热法。4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法，其特征在于：碳载铂基催化剂表面碳包覆方法包括气相沉积、有机小分子吸附后碳化方法和有机小分子聚合后碳化方法。5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池用碳包覆催化剂的后处理方法，其特征在于：碳载铂基催化剂制备采用液相还原法，包括以下步骤：S11.将碳载体分散到超纯水中，剪切分散，得到碳载体浆料；S12.向碳载体浆料中依次加入铂前驱体水溶液、表面活性剂、还原剂、氢氧化钾，超声分散后持续搅拌；S13.将所得的混合物溶液在水浴锅中加热回流，持续搅拌至铂前驱体完全还原，得到铂碳催化剂浆料；S14.将铂碳催化剂浆料进行固液分离，并用超纯水洗涤，得到碳载铂基催化剂，即碳颗粒负载铂纳米粒子滤饼；S15.将滤饼冷冻干燥后，得到碳载铂基催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨惟翔，周卫江，唐琪雯，乔红艳，陈首先，付欣怡，舒正龙，王云，陈启章，
申请(专利权)人：中自环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：