一种高活性、高位点密度燃料电池阴极催化剂的制备方法技术

本发明专利技术属于燃料电池阴极催化剂制备技术领域，具体涉及一种高活性、高位点密度燃料电池阴极催化剂的制备方法。该方法包括：将碱金属/碱土金属盐、过渡金属盐、氧化剂、氮源和碳源采用一锅法混合，经过加热浓缩，得到前驱体浆料；将前驱体浆料进行热处理，经过酸洗、水洗、干燥，得到碳化后的样品；将碳化后的样品进行热处理，得到所述燃料电池阴极催化剂。本发明专利技术得到的燃料电池阴极催化剂富含微孔与介孔结构，具有较高的石墨化程度、高活性过渡金属与氮配位位点密度以及优异的催化性能，在燃料电池器领域具有有强大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池阴极催化剂制备，具体涉及一种高活性、高位点密度燃料电池阴极催化剂的制备方法。

技术介绍

1、在能源清洁化、低碳化的背景驱动下，电化学能量转换技术作为将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转化为电能的装置，在实现“碳达峰，碳中和”的目标中占据重要地位，是关系国家能源安全及保障体系、绿色低碳发展和战略性新兴产业壮大发展的国际科技前沿与产业高地。其中具有清洁、安全、高效等优点的氢燃料电池无论在发电还是热电联供方面，都对我国的长期发展具有重要意义。

2、然而燃料电池器件中的氧还原反应(orr)步骤需要贵金属催化剂来克服动力学缓慢的问题，使得整个电池的成本被大大增加，阻碍了燃料电池的大规模商业化应用。在已有的研究中，过渡金属-氮共掺杂碳单原子催化剂(m-nc,m＝mn,fe,co,cu)被认为是最有潜力代替贵金属的可靠材料，在整个催化剂体系中，过渡金属与四个氮原子配位构型(mn4)是公认地用于催化氧还原反应进行的主要活性位点。然而目前的m-nc催化剂仍然存在许多不足：(1)缺少丰富的孔结构。过多的微孔会限制反应物的质量传递和电子传递，导致活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱金属/碱土金属盐为锂、钠、钾、镁、钙、锶的氯化物盐、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐中的一种；过渡金属盐为铁、钴、锰、铜的氯化物盐、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐以及醋酸盐中的一种；氮源为苯胺、邻菲罗啉、尿素、2-氨基苄胺、N-苯基乙二胺中的一种；碳源为氧化碳黑、氧化石墨烯、氧化碳纳米管中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱金属/碱土金属盐、过渡金属盐的摩尔比为0.1...

【技术特征摘要】

1.一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱金属/碱土金属盐为锂、钠、钾、镁、钙、锶的氯化物盐、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐中的一种；过渡金属盐为铁、钴、锰、铜的氯化物盐、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐以及醋酸盐中的一种；氮源为苯胺、邻菲罗啉、尿素、2-氨基苄胺、n-苯基乙二胺中的一种；碳源为氧化碳黑、氧化石墨烯、氧化碳纳米管中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱金属/碱土金属盐、过渡金属盐的摩尔比为0.125-2:1；金属盐与氮源的摩尔比为5.5-20:1。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中热处理温度为600-1100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙，黄梦雪，杨洁，师文文，陈利芳，丁瑞敏，刘珊珊，陈静超，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：