【技术实现步骤摘要】
一种具有贯通多级孔结构的碳担载型催化剂及其制备方法
[0001]本专利技术属于燃料电池催化剂
,具体涉及一种具有贯通多级孔结构的碳担载型催化剂及其制备方法
。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池利用可再生能源氢气为燃料,与氧气等氧化剂发生电化学反应,将化学能转化为电能,被认为是提高能源利用效率
、
减少碳排放最有前途的替代方案
。
燃料电池具有能量转化效率高
、
环境友好
、
启动速度快等优点,是一种洁净高效的发电技术,在分布式电站
、
交通运输
、
航空航天等多个领域具有广泛应用前景
。
燃料电池工作过程中,为了更高效的完成电化学反应,尤其是阴极的氧还原反应,需要高活性催化剂的参与,且燃料电池工作中会经历启停
、
怠速
、
低温环境
、
短时超负荷运行等工况,同时催化剂还处于酸性环境中,不可避免的会造成催化剂性能的衰减,导致催化活性降低,进而影响燃料电池发电性能,因此催化剂还需要具有良好的稳定性和寿命
。
[0003]现在广泛使用的商业化燃料电池催化剂以活性炭颗粒担载
Pt
纳米颗粒催化剂为主,铂基催化剂在各种能量转换过程中具有很高的活性,然而其成本和稀有性一定程度上阻碍了其发展应用,目前多通过与非贵金属元素形成合金,一方面降低
Pt
用量,同时利用
Pt
与过渡金属原子之间 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种碳担载型催化剂,包括碳载体,其特征在于:所述碳载体上分布有多个介孔,多个所述介孔随机数量之间产生相互贯通联结状,所述介孔的孔壁
、
所述碳载体外表面均分布有微孔,所述微孔均担载有纳米颗粒,所述纳米颗粒为
Pt
或
Pt
与过渡金属元素形成的合金
。2.
根据权利要求1所述的碳担载型催化剂,其特征在于:所述碳载体的尺寸为
100nm
‑1μ
m
;所述介孔的尺寸为5‑
15nm
;所述微孔尺寸为
0.5
‑
1.5nm
;所述纳米颗粒的尺寸为2‑
3nm
;所述纳米颗粒中的
Pt
或
Pt
与过渡金属元素形成的合金在催化剂中的质量分数为
30
%
‑
70
%
。3.
根据权利要求1所述的碳担载型催化剂,其特征在于:所述
Pt
或
Pt
与过渡金属元素形成的合金的质量与碳载体的质量比为
0.5
‑
2.5:1。4.
一种如权利要求1‑3任一项所述碳担载型催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
S1、
将碳前驱体材料浸渍在浓硝酸活化溶液中,并在惰性气氛一下进行第一步活化和酸刻蚀处理后,再置于稀硝酸活化溶液中,并在惰性气氛二下进行第二步活化和酸刻蚀处理,最后洗涤,干燥,获得初级碳载体;其中,所述浓硝酸活化溶液的浓度为5‑
8mol/L
,所述稀硝酸活化溶液的浓度为
0.5
‑
1mol/L
;
S2、
将步骤
S1
得到的初级碳载体进行石墨化处理,石墨化处理结束后,对产物进行研磨处理,获得碳载体粉末;
S3、
将步骤
S2
得到的的碳载体粉末分散到乙二醇溶液中超声处理,然后向其中加入硼氢化钠的乙二醇溶液,在转速
5000
‑
10000rpm
的剧烈搅拌状态下,加入铂前驱体水溶液,或加入铂前驱体水溶液以及过渡金属元素的氯化物乙二醇溶液,得到混合溶液,随后置于微波反应器内反应,再转移至油浴锅中进行搅拌反应;其中,所述铂前驱体水溶液中的铂前驱体为氯铂酸或氯亚铂酸钾;
S4、
待上述反应结束后,冷却至室温,对反应产物进行离心
、
洗...
【专利技术属性】
技术研发人员:张洪杰,郝金凯,邵志刚,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:
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。