调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法技术

调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，它涉及燃料电池催化剂制备方法。它是要解决现有的ZIF衍生碳载体的单原子催化剂存在的传输能力低、催化性能差的技术问题。本方法：先用无皂乳液聚合制备聚苯乙烯微球模板；再利用掺杂金属源、锌源和2‑甲基咪唑制备前驱体溶液；将前驱体溶液浸入到模板中再干燥，得到前驱体@PS；前驱体@PS粉碎研磨后浸入至双溶剂诱导液中生长后干燥，得到M‑SOM‑ZIF‑8@PS；最后经热处理碳化，得到调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂。该催化剂的具有微孔、中孔和大孔的分级多孔结构，在O<subgt;2</subgt;饱和的0.5M H<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;溶液中氧还原半波电位达到0.84V，可用于燃料电池领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池催化剂制备方法。

技术介绍

1、以质子交换膜燃料电池(pemfcs)技术为代表的氢能开发利用技术取得重大突破，将加速推进全球能源向清洁低碳转型。然而质子交换膜燃料电池阴极的氧还原反应(orr)需要更高的过电位，需要大量的高活性电催化剂来加速反应。目前，贵金属pt仍然是促进阴极中缓慢orr最有效的催化剂，为了解决贵金属铂的价格高、易中毒等缺点，过渡金属(fe、co、mn等)和n共掺杂材料(m-n-c)制备的单原子催化剂(sacs)，具有加速催化动力学缓慢的氧还原反应的巨大潜力，被认为是最有希望替代贵金属铂的电催化剂。单原子催化剂具有超高的原子利用率、可调的电子结构和对酸性/碱性介质的强抵抗能力等优点，在旋转圆盘电极(rde)测试和用于pemfc的相关膜电极组件(mea)中表现出了令人满意的性能。

2、一方面目前最先进的fe-n-c催化剂仍然存在本征催化活性低、活性位点密度不足和稳定性差的缺点，需要较高的催化剂负载量才能达到与pemfc中pt/c相当的催化性能；另一方面旋转圆盘电极(rde)技术需要将微量的催化剂涂敷在无孔玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的无皂乳液聚合法合成聚苯乙烯微球的方法，按以下步骤进行：

3.根据权利要求2所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(c)中其中K2S2O8水溶液中K2S2O8的质量浓度为0.3～4g/L，K2S2O8水溶液中K2S2O8的质量与苯乙烯单体的体积之比为1g：(65～300)mL。

4.根据权利要求2所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催...

【技术特征摘要】

1.调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的无皂乳液聚合法合成聚苯乙烯微球的方法，按以下步骤进行：

3.根据权利要求2所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(c)中其中k2s2o8水溶液中k2s2o8的质量浓度为0.3～4g/l，k2s2o8水溶液中k2s2o8的质量与苯乙烯单体的体积之比为1g：(65～300)ml。

4.根据权利要求2所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(c)中聚合反应时的搅拌速度为400～450rpm。

5.根据权利要求1或2所述的调控三维有序孔结构碳粒径的单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的聚苯乙烯微球的直径为100nm～600nm。

6.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋旭磊，李旗，袁隆基，王振波，刘震宇，顾大明，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：