一种高稳定Ru团簇/M-N-C复合燃料电池阴极催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高稳定Ru团簇/M‑N‑C复合燃料电池阴极催化剂及其制备方法，包括，将氮掺杂碳材料研磨、热解，将热解的产物酸洗，将酸洗后的产物抽滤、烘干，得到NC基底；称取NC基底，使用异丙醇与水混合溶液超声，加入Ru(acac)<subgt;3</subgt;和过渡金属盐，继续超声至完全溶解，搅拌，抽滤，烘干；将烘干的产物置于管式炉中热解，即得到Ru团簇/M‑N‑C催化剂。本发明专利技术提出了一种高稳定的Ru团簇/M‑N‑C复合催化剂，Ru团簇能够快速转化M‑N‑C上产生的H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;，直接从源头上降低了ROS的产生，避免了产生ROS对碳基底的攻击；同时由于Ru团簇和M‑N‑C催化剂之间的协同作用，降低了活性位点的脱金属趋势，在长效运行中表现出了优异的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池阴极材料领域，具体涉及到一种高稳定ru团簇/m-n-c复合燃料电池阴极催化剂及其制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)能够直接将氢能中储存的化学能转化为电能，同时具有转化效率高和零碳排放的优势，是利用氢能的关键能源转换设备。燃料电池的阴极orr(氧还原反应)是一个四电子转移过程，反应动力学缓慢，具有很高的过电位。目前为止，pt基催化剂仍是催化活性最高，四电子反应选择性最高的orr催化剂。但是，为了满足设备的功率密度要求，在整个pemfc中，pt催化剂的成本将占到总成本的40％，这对燃料电池的实际应用提出了巨大的挑战(science 357,479–484(2017))。

2、m-n-c((过渡金属-氮掺杂碳))型催化剂具有较高的初始活性和低廉的成本展现出了代替pt基催化剂应用于燃料电池的巨大潜力。但在酸性环境下，m-n-c催化剂在长效运行过程中会遭遇严重的性能降解。一方面，由于两电子氧还原产生的h2o2会与许多过渡金属通过fenton反应产生活性氧物种(ros)，而ros会攻击碳基底甚至直接进攻活性位点，导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高稳定Ru团簇/M-N-C复合燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮掺杂碳材料包括MOF-5和ZIF-8。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述MOF-5，其制备方法包括，

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将氮掺杂碳材料研磨、热解，其中，热解氛围为N2，热处理升温速率为5～20℃/min，热处理温度为900～1100℃，所述热解处理时间为1～3h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将热解的产物酸洗，其中，酸包括盐酸，盐酸浓度为0...

【技术特征摘要】

1.一种高稳定ru团簇/m-n-c复合燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮掺杂碳材料包括mof-5和zif-8。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述mof-5，其制备方法包括，

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将氮掺杂碳材料研磨、热解，其中，热解氛围为n2，热处理升温速率为5～20℃/min，热处理温度为900～1100℃，所述热解处理时间为1～3h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将热解的产物酸洗，其中，酸包括盐酸，盐酸浓度为0.5～2mol/l。

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【专利技术属性】
技术研发人员：邢巍，贾小龙，刘长鹏，肖梅玲，祝建兵，李晨阳，梁亮，金钊，孟庆磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：