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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化,具体涉及一种fe、pt双原子催化剂的制备方法和应用。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池作为一种理想、清洁和高效的能源转换装置,从节约能源和保护生态环境的角度来看,质子交换膜燃料电池是最有发展前途的发电技术。质子交换膜燃料电池是一种电化学发电设备,可直接将化学能转化为电能,不受卡诺循环限制,因而能量转化效率高,且无污染,是一种十分理想的能量转换方式,然而,电化学阴极氧还原反应(orr)是动力学缓慢的,限制了整个反应的能量转换效率,因此,开发高效orr电催化剂对加速反应进行和提高能量转化效率具有重要意义。
2、目前,贵金属铂基催化剂被认为最具活性的orr电催化剂,然而由于相对稀缺且成本较高,其大规模应用受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种fe、pt双原子催化剂的制备方法和应用,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种fe、pt双原子催化剂的制备方法,包括以下步骤:
4、(1)将作为铁前驱的feso4·7h2o和作为氮源的1,10-菲啰啉按一定的摩尔比溶解在甲醇中,在浸渍滴加的条件下负载在炭黑上,得到负载fe前驱的炭黑,并且进行离心干燥;
5、(2)再将干燥好的负载fe前驱的炭黑在850℃下退火,经盐酸酸洗,酸洗后离心,干燥,研磨得到fe单原子催化剂;
6、(3)将步骤(2)的反应产物fe单原子催化剂采用浸渍法负载h2ptc
7、优选的,在所述步骤(1)中,1,10-菲啰啉还可以通过吡咯或者1,10-菲啰啉和吡咯的混合物替代。
8、优选的,在所述步骤(1)中,feso4·7h2o和1,10-菲啰啉的摩尔比例为3-5:0.6-1.8,feso4·7h2o解于甲醇后铁的摩尔浓度为0.05-0.10mol/l。
9、在所述步骤(1)中,feso4·7h2o和1,10-菲啰啉溶解在甲醇中时,持续2-4h。
10、优选的,在所述步骤(2)中,fe单原子催化剂与盐酸的摩尔比为1.5-2:4-5.5。
11、优选的,在所述步骤(3)中,fe单原子催化剂与h2ptcl6·6h2o的质量比为18-20:1。
12、优选的,在所述步骤(3)中,fe单原子催化剂与h2ptcl6·6h2o共同退火温度为540-560℃,退火时间为1-3h。
13、一种fe、pt双原子催化剂,所述fe、pt双原子催化剂是采用权利要求1-8中任一项所述的fe、pt双原子催化剂的制备方法所制备的。
14、优选的,所述fe、pt双原子催化剂在orr电催化剂中应用。
15、本专利技术的有益效果:
16、一、本专利技术通过引入pt原子作为第二反应位点,通过调节fe原子的自旋态并协同完成催化反应,从而使获得的fe、pt双原子催化剂具有高效的酸性orr催化活性,有利于提升电化学氧还原反应的能量转换效率。与常见的单原子fe基催化剂相比,本专利技术制备的fe、pt双原子催化剂增加了催化剂的碳缺陷位点,从而暴露了更多的催化活性位点,增加了对反应物的吸附和活化效率,进而提升了催化活性;
17、二、本专利技术所制备的fe、pt双原子催化剂,和常见的单原子fe基催化剂相比,本专利技术制备的fe、pt双原子催化剂增加了催化剂的碳缺陷位点,从而暴露了更多的催化活性位点,增加了对反应物的吸附和活化效率,进而提升了催化活性。
18、三、本专利技术所制备的fe、pt双原子催化剂,在orr电催化剂中应用时,具有高效的酸性orr催化活性,有利于提升电化学氧还原反应的能量转换效率。
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1.一种Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,1,10-菲啰啉还可以通过吡咯或者1,10-菲啰啉和吡咯的混合物替代。
3.根据权利要求1所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,FeSO4·7H2O和1,10-菲啰啉的摩尔比例为3-5:0.6-1.8,FeSO4·7H2O解于甲醇后铁的摩尔浓度为0.05-0.10mol/L。
4.根据权利要求3所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,FeSO4·7H2O和1,10-菲啰啉溶解在甲醇中时,搅拌2-4h。
5.根据权利要求1所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,Fe单原子催化剂与盐酸的摩尔比为1.5-2:4-5.5。
6.根据权利要求1所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,Fe单原子催化剂与H2PtCl6·6H2O的质量比为18-20:
7.根据权利要求6所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,Fe单原子催化剂与H2PtCl6·6H2O共同退火温度为500-600℃,退火时间为1-3h。
8.一种Fe、Pt双原子催化剂,其特征在于,所述Fe、Pt双原子催化剂是采用权利要求1-8中任一项所述的Fe、Pt双原子催化剂的制备方法所制备的。
9.权利要求8所述的一种Fe、Pt双原子催化剂,其特征在于,所述Fe、Pt双原子催化剂在ORR电催化剂中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种fe、pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的fe、pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,1,10-菲啰啉还可以通过吡咯或者1,10-菲啰啉和吡咯的混合物替代。
3.根据权利要求1所述的fe、pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,feso4·7h2o和1,10-菲啰啉的摩尔比例为3-5:0.6-1.8,feso4·7h2o解于甲醇后铁的摩尔浓度为0.05-0.10mol/l。
4.根据权利要求3所述的fe、pt双原子催化剂的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,feso4·7h2o和1,10-菲啰啉溶解在甲醇中时,搅拌2-4h。
5.根据权利要求1所述的fe、pt双原子催化剂的制备方法,其...
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