大环化合物修饰石墨烯的氧还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大环化合物修饰石墨烯的氧还原催化剂及其制备方法。本发明专利技术以大环化合物修饰的石墨烯作为催化剂，应用于电池的酸性、中性和碱性条件下氧还原的催化。该催化剂能够高效地还原溶液中的氧，可实现直接4e过程，碱性条件下氧还原峰电位可达到-0.1V(vs.Ag/AgCl)，稳定性较高，其制备工艺简单、成本低、催化活性好。本催化剂的制法是：先将石墨烯和大环化合物按比例混合后进行超声分散，然后过滤，最后烘干制得。此外，该催化剂对于能够使铂催化剂中毒的一氧化碳、甲醇、甲醛、葡萄糖等有很好的抗毒化作用。本发明专利技术的氧还原催化剂可应用于质子交换膜燃料电池、直接醇类燃料电池和金属-空气电池阴极材料等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂，具体涉。
技术介绍
燃料电池的阴极氧还原效率在表现其性能上有着重大意义，燃料电池高效的氧还 原催化体系对于其实际应用是不可或缺的。阴极氧还原反应途径分为"二电子反应途径" 和"四电子反应途径"，其中"四电子反应途径"更为高效。二十世纪六十年代，用于阿波罗 登月计划中的碱性燃料电池中采用的铂催化剂催化四电子反应途径，但由于受限于铂催化 剂成本及耐用性问题而迟迟无法实现大规模应用。此外，钼催化剂会与工作介质中的一氧 化碳发生作用后产生"中毒"现象而失效，使燃料电池效率降低或完全损坏。 同时，由于结构简单、能量转化效率高、对环境无污染，直接甲醇燃料电池(DMFC) 在汽车和微电子领域作为常规能源的替代品越来越受到关注。目前，DMFC中最常用的催化 剂是铂，但在甲醇氧化的过程中铂催化剂非常容易中毒，且铂的价格非常昂贵，这都限制了 DMFC的大规模的生产，因此，效率高且价格低廉的催化剂的研究就变得越来越迫切。 石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构 建其他维度碳质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本单元。同时石墨 烯具有的SP2杂化结构，相对于其它碳材料而言，其具有良好的导电性、大的比表面积等特 性。这些特性使得石墨烯在燃料电池的研究中具有非常诱人的应用前景。另外，石墨烯表 面具有丰富的n共轭电子和很强的疏水性。这一优良的结构和电子特性使得石墨烯容易 和多环芳香类化合物发生很强的相互作用，而形成新型的纳米材料。专利技术者叶建山, 王景芳, 马钊, 高霞 申请人:华南理工大学

【技术保护点】
大环化合物修饰石墨烯的氧还原催化剂，其特征在于由石墨烯负载大环化合物复合而成，所述大环化合物包括一种以上如下物质：酞菁、卟啉、噻吩羧酸、花酰亚胺的金属配合物，酞菁、卟啉、噻吩羧酸、苝酰亚胺的衍生物的金属配合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建山，王景芳，高霞，马钊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81