【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化，具体涉及一种功能化炭黑载体、负载型电催化剂及制备方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、碳材料由于其比表面积高、导电性好以及价格低廉等优点，成为负载型电催化剂载体的首选，在电解水和燃料电池等领域得以广泛应用。碳载体不仅能够分散金属活性中心提高金属原子利用率，而且有助于调控金属活性中心的电子结构，对构建高活性和高耐久性的负载型电催化剂是至关重要的。目前，大多数贵金属基电催化剂的研究都是以商用炭黑为载体，如乙炔黑、vulcan xc-72等等。
3、然而，传统炭黑材料几乎催化惰性、表面缺陷浓度不高，且与贵金属之间的相互作用不强，因此对贵金属催化剂性能提升作用有限。同时，贵金属催化位点在催化过程中易迁移、聚集和脱落，进而导致器件性能显著衰减，严重阻碍了高性能氢能转化器件的发展。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种功能化炭黑载体、负载型电催化剂及制备方法。本专利技术设计出一种新型功能化炭黑载体，其能够用于稳定负载的金属活性中心，以使得基于该功能化炭黑载体制备的电催化剂保持较好的催化活性和稳定性。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种功能化炭黑载体的制备方法，包括以下步骤：
4、s1
5、s2、向第一炭黑分散液中加入过渡金属前驱体溶液，得到第二炭黑分散液；
6、s3、干燥第二炭黑分散液，得到的粉末置于含氧氛围中进行第一热处理，获得初始功能化炭黑载体；
7、s4、将初始功能化炭黑载体置于无氧氛围中进行第二热处理，得到功能化炭黑载体。
8、第二方面，本专利技术提供了一种功能化炭黑载体，通过如第一方面所述的制备方法获得，所述功能化炭黑载体包括炭黑和原子级分散的过渡金属氧化物团簇。
9、第三方面，本专利技术提供了一种功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂，其特征在于，包括如第二方面所述的功能化炭黑载体和贵金属纳米材料。
10、第四方面，本专利技术提供了一种如第三方面所述的功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
11、将制备的贵金属分散液与如第二方面所述的功能化炭黑载体进行复合、洗涤、干燥后得到所述功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂。
12、第五方面，本专利技术提供了如第三方面所述的功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂在碱性析氢反应和/或氢氧化反应中的应用。
13、上述本专利技术的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
14、根据本专利技术所提供的功能化炭黑方法，能够制备出具有较高缺陷密度和较强锚定金属能力的炭黑载体材料。通过将第一炭黑分散液和过渡金属前驱体溶液混合，干燥后在含氧氛围中进行第一热处理，得到含有过渡金属氧化物修饰的初始功能化炭黑材料。该初始功能化炭黑材料中的过渡金属氧化物为亚纳米尺度。然后，并将该初始功能化炭黑材料置于氢气或氩气氛围下进行第二热处理，可以进一步降低过渡金属元素的价态，得到功能化炭黑载体。如此，基于此方法得到的功能化炭黑载体，能够进一步稳定贵金属活性中心，避免贵金属活性中心在催化过程中发生迁移、团聚和脱落，能够使贵金属保持较好的分散性，进而大幅度提升了基于该功能化炭黑载体制备的负载型电催化剂的催化效果。
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1.一种功能化炭黑载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属前驱体溶液的浓度为0.01-10mol/L，所述过渡金属前驱体包括硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜和硝酸锌中的至少一种，所述过渡金属前驱体和第一炭黑材料的比例为0.1-1 mmol:1 g。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为200-400 ℃，时间为1-2 h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，干燥第二炭黑分散液的方法包括40-90℃下搅拌加热或冷却干燥。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的温度为200-400 ℃，时间为1-2 h，气体氛围为氩气氛围或氢气氛围。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括第一炭黑材料的获取方法：
7.一种功能化炭黑载体，其特征在于，通过如权利要求1-6任一项所述的制备方法获得，所述功能化炭黑载体包括炭黑和原子级分散的过渡金属氧化物团簇；
8.一种功能化炭
9.一种如权利要求8所述的功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求8所述的功能化炭黑负载贵金属的负载型电催化剂在碱性析氢反应和/或氢氧化反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种功能化炭黑载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属前驱体溶液的浓度为0.01-10mol/l，所述过渡金属前驱体包括硝酸铬、硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜和硝酸锌中的至少一种，所述过渡金属前驱体和第一炭黑材料的比例为0.1-1 mmol:1 g。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为200-400 ℃，时间为1-2 h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，干燥第二炭黑分散液的方法包括40-90℃下搅拌加热或冷却干燥。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的温度为200-...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文平，郑鑫颖，潘洪革，高明霞，刘永锋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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