一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法技术

本发明专利技术公开一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，属于电催化能源技术领域；一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法包括：将掺氮多孔碳分散于有机溶剂中，超声搅拌得到多孔碳载体的均匀分散液；将

【技术实现步骤摘要】
一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法


[0001]本专利技术属于电催化能源
，具体涉及一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法
。

技术介绍

[0002]近些年来，随着生态环境建设的大力推进和能源消耗与日俱增，尤其是在“双碳”目标下，石油
、
煤矿
、
天然气等传统化石能源无论是在资源储量还是对生态环境的影响上都已经很难满足长期可持续性发展需求，因而需要研发和推广新能源技术
。
直接甲醇燃料电池作为一种新型化学电源，具有较高的转化效率和能量密度；此外，直接甲醇燃料电池以液态
CH3OH
为阳极燃料，成本较低，便于运输和储存，而且完全转化产物只有
H2O
和少量
CO2，不排放
SO2、NO
x
等有害污染气体，具有环境友好性
。
因此，直接甲醇燃料电池在航空
、
汽车和民用设备等众多领域存在较大的潜在应用价值
。
此外，氢能是一种高能量和零碳排的新能源技术，十分有利于减少化石能源消耗
。
但是，考虑到目前氢气来源仍主要通过对传统化工产品高压裂解重置获得，纯度较低而且不利于环境可持续性发展需求，这有待发展新的“绿氢”技术
。
而目前电解水催化析氢被认为是获得高纯度氢气的一种有效方式，因而广受关注和研究
。
总之，无论是直接甲醇燃料电池技术还是电解水析氢技术，都能很好的迎合绿色能源发展战略，但两者发展所面临的重要共同问题之一就是所使用催化剂的活性和稳定性不足
。
[0003]目前，铂基催化剂被证实是甲醇氧化反应
(MOR)
和析氢反应
(HER)
最有效的催化剂，具有较高的催化活性
。
但是，纯铂基电催化剂在强酸或强碱条件下长期运行期间容易团聚
、
脱落
、
失活，导致循环稳定性不足，因而迫且需求开发高效稳定的铂基催化剂
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，包括以下步骤：
[0007]将氮掺杂多孔碳分散于有机溶剂中，超声搅拌得到多孔碳载体的均匀分散液；
[0008]将
PtFe
前驱体粉末溶于有机溶剂中，超声搅拌均匀后加入多孔碳载体的分散液中，再超声搅拌得到均匀分散的混合溶液；
[0009]将所述混合溶液烘干，得到催化剂前驱体粉末；
[0010]将催化剂前驱体粉末放入管式炉中，通入惰性气体，经加热
、
保温
、
冷却后得到双功能铂铁合金多孔碳电催化剂
。
[0011]进一步地，其所述掺氮多孔碳由
ZIF
‑8和盐酸多巴胺聚合后经高温热解得到
。
[0012]进一步地，
PtFe
前驱体粉末利用
2,2
’‑
联吡啶络合自制
。
[0013]进一步地，所述有机溶剂为去离子水
、
乙醇或甲醇溶液
。
[0014]进一步地，所述混合溶液的烘干温度为
70℃。
[0015]进一步地，所述惰性气体为
Ar
气或
N2。
[0016]进一步地，所述催化剂前驱体粉末在管式炉中，以
10℃/min
的升温速度加热至
700℃
，保温
6h
，自然冷却至室温
。
[0017]一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂，采用上述的方法制备
。
[0018]双功能铂铁合金多孔碳电催化剂在析氢反应中的应用
。
[0019]双功能铂铁合金多孔碳电催化剂在甲醇氧化反应中的应用
。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]1)
通过热退火制备双功能的铂铁合金多孔碳基电催化剂，操作简单，避免水热还原的繁琐性和耗时性，能实现高性能催化剂的克级制备
。
[0022]2)
以掺氮多孔碳作为催化剂载体，提高了合金颗粒分散性和传导性
。
[0023]3)
利用
2,2
’‑
联吡啶络合提高铂铁合金的稳定性和有序性，并形成稳定的碳氮保护层
。
[0024]4)
将该方法制备的铂铁合金多孔碳电催化剂用于甲醇氧化反应和析氢反应，与传统的商用
Pt/C
电催化剂相比，具有明显更高的双功能催化活性和稳定性
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0026]图1为催化剂
PtFe@HNC
的扫描电镜图；
[0027]图2为催化剂
PtFe@HNC
的透视电镜图；
[0028]图3为催化剂
PtFe@HNC
的物理结构表征图；
[0029]图4为催化剂
PtFe@HNC
和商用
Pt/C
在
0.5M H2SO4+1M CH3OH
中的甲醇氧化性能图；
[0030]图5为催化剂
PtFe@HNC
和商用
Pt/C
在
0.5M H2SO4中的析氢性能图
。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0032]一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，包括以下步骤：
[0033]S1
，称取
800mg
氮掺杂多孔碳分散于
200mL
乙醇溶液中，超声
1h
，搅拌
2h
，得到多孔碳载体的均匀分散液；其中，氮掺杂多孔碳为
ZIF
‑8和盐酸多巴胺聚合后经高温热解得到；
[0034]S2
，称取
800mg PtFe
前驱体粉末溶于
200mL
乙醇溶液中，超声
1h...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氮掺杂多孔碳分散于有机溶剂中，超声搅拌得到多孔碳载体的均匀分散液；将
PtFe
前驱体粉末溶于有机溶剂中，超声搅拌均匀后加入多孔碳载体的分散液中，再超声搅拌得到均匀分散的混合溶液；将所述混合溶液烘干，得到催化剂前驱体粉末；将催化剂前驱体粉末放入管式炉中，通入惰性气体，经加热
、
保温
、
冷却后得到双功能铂铁合金多孔碳电催化剂
。2.
根据权利要求1所述的一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，其特征在于，所述掺氮多孔碳由
ZIF
‑8和盐酸多巴胺聚合后经高温热解得到
。3.
根据权利要求1所述的一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方法，其特征在于，
PtFe
前驱体粉末利用
2,2
’‑
联吡啶络合自制
。4.
根据权利要求1所述的一种双功能铂铁合金多孔碳电催化剂的克级制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奇，孙绪绪，詹福如，
申请(专利权)人：六安中科鑫烯净化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：