一种用于燃料电池氧还原反应的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂的制备方法，利用乙醇作为溶剂与还原剂，采用水热法，将银和铜纳米颗粒同时沉积于碳颗粒上，形成碳载的银铜二元纳米金属催化剂，然后再通过化学法，将该催化剂颗粒表面再用聚苯胺修饰，从而得到碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂。加入无水乙醇和Nafion溶液，超声分散形成糊状物后粘贴于玻碳电极表面制成相应的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂电极。本发明专利技术的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂对氧还原反应表现出强烈的电催化活性，氧还原反应的起始电位为0.160V(vsSHE)，电流密度为1.50mAcm-2@-0.15V(vsSHE)；此外，本发明专利技术的复合电催化剂的制备方法简单，结构稳定，贵金属银的用量大大降低，在燃料电池中有广泛的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池技术与新能源材料
，具体涉及到一种碳载银铜-聚苯胺复合电催化剂的制备方法及其产品和运用。
技术介绍
直接燃料电池作为环保的、廉价的和高效的能源，已用于各种实际应用中，例如电动汽车、手提式打印机和固定的电子装置。典型的燃料电池由两个电极组成，即阳极氧化燃料分子(如氢气、甲醇和甲酸等)和阴极发生氧还原反应(ORR)。然而阴极反应具有较高的过电位，这是由动力学反应缓慢引起的。氧还原反应(ORR)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)重要的阴极过程，目前，金属催化剂已广泛应用于燃料电池，在碱性溶液中钼和钼合金对阴极氧还原反应具有很高的催化活性，目前使用的催化剂均为资源匮乏、价格昂贵的Pt/C，严重限制了它的实际应用，因此制备对ORR具有高度电催化活性的非钼类电催化剂一直是PEMFC催化剂研究的主要目标。银是一种稳定且价格相对合理的金属，并且Ag电极对ORR也具有优异的电活性，而且在银电极上ORR是一个4电子的反应机理。但目前的研究与应用表明，Ag对ORR的活性比Pt要弱，作为碱性燃料电池阴极材料，Ag还不能替代Pt。因此开发新颖的、对ORR具有极高电催化活性的含银电催化剂颗粒具有重要的实际意义。本专利技术以碳粉为催化剂颗粒的载体，以乙醇为溶剂和还原剂，采用水热法，将金属银和铜一起沉积于碳粉上，形成碳载的银铜二元纳米金属催化剂颗粒，然后再采用化学法，在该碳载的银铜二元纳米金属催化剂颗粒表面上修饰一层聚苯胺膜，从而制备出碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂。这种催化剂对氧还原反应的起始电位高、电流密度大，具有很高的的电催化活性，。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于燃料电池氧还原反应的碳载银铜-聚苯胺复合电催化剂，它对氧还原反应的起始电位高、氧还原反应的电流密度大。本专利技术的目的是还提供了一种用于燃料电池氧还原反应的碳载银铜-聚苯胺复合电催化剂的制备方法与应用。为达到上述目的，本专利技术的实施方案为一种用于燃料电池氧还原反应的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂的制备与应用，以碳粉为催化剂颗粒的载体，以乙醇为溶剂和还原剂，采用水热法，将金属银和铜一起沉积于碳粉上，形成碳载的银铜二元纳米金属催化剂颗粒，然后再采用化学法，在该碳载的银铜二元纳米金属催化剂颗粒表面上修饰一层聚苯胺膜，从而制备出碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂。具体步骤以下 (I)将AgNO3乙醇溶液和Cu(NO3)2 3H20乙醇溶液置于水热反应釜中，加入VulcanXC-72碳粉后进行超声处理；所述Vulcan XC-72碳粉的量为金属催化剂颗粒(Ag+Cu)总质量的I. 5 2倍；(2)不断搅拌下，将NaOH乙醇溶液缓慢加入到上述水热反应釜中，之后再超声处理； (3)将反应釜加热到150 200°C后保持0.5 5小时； (4)反应釜冷却至室温，反应液过滤，所得催化剂颗粒依次用纯水洗和无水乙醇洗，得到碳载的银铜二元纳米金属催化剂； (5)将上述碳载的银铜二元纳米金属催化剂与苯胺的盐酸溶液混合，超声分散后，在0 5°C下滴加过硫酸铵的盐酸溶液，滴加完毕后，继续搅拌6小时，之后将混合物在室温下放置12小时； (6)将上述混合物过滤，依次用纯水洗和无水乙醇洗，即得到碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂。所述AgNO3乙醇溶液的浓度是2 8 mM，Cu (NO3) 2 3H20乙醇溶液的浓度是2 8mM, NaOH乙醇溶液的浓度是0. 5 2 M，盐酸浓度为I M，苯胺浓度为2 8禮，过硫酸铵溶液浓度为10 20 mM，超声处理的时间为5 20 min。所述的纯水洗是用纯水洗两次，每次ImL ;所述的无水乙醇洗是用无水乙醇洗两次，每次ImL。一种按照上述的一种用于燃料电池氧还原反应的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂的制备方法制备的复合电催化剂。所述碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂的应用，具体方法是将所述碳-银铜-聚苯 胺复合电催化剂与无水乙醇混合，加入Nafion (质量百分比5%)溶液，将所得混合物超声处理后形成糊状物，最后将该糊状物滴加于光滑洁净的玻碳电极表面，干燥后作为工作电极。本专利技术利用乙醇作为溶剂与还原剂，采用水热法，将银和铜纳米颗粒同时沉积于碳颗粒上，形成碳载的银铜二元纳米金属催化剂，然后再通过化学法，将该催化剂颗粒表面再用聚苯胺修饰，从而得到碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂，其对氧还原反应表现出强烈的电催化活性，氧还原反应的起始电位为0. 160 V (vs SHE)，电流密度为I. 50 mA cm_2@-0. 15V (vs SHE)。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图I是实施例I所制备的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂对氧还原反应的线性扫描曲线，电极旋转速度800 r/min，电位扫描速度lmV/s，溶液为氧气饱和的I M NaOH水溶液。图2 :是实施例2所制备的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂对氧还原反应的线性扫描曲线，电极旋转速度800 r/min，电位扫描速度lmV/s，溶液为氧气饱和的I M NaOH水溶液。图3 :是实施例3所制备的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂对氧还原反应的线性扫描曲线，电极旋转速度800 r/min，电位扫描速度lmV/s，溶液为氧气饱和的I M NaOH水溶液。图4 :是实施例4所制备的碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂对氧还原反应的线性扫描曲线，电极旋转速度800 r/min，电位扫描速度lmV/s，溶液为氧气饱和的I M NaOH水溶液。具体实施例方式实施例I 将浓度为8 mM的AgNO3乙醇溶液50 mL，以及浓度为2 mM的Cu (NO3) 2 3H20乙醇溶液50 mL置于水热反应釜中，加入Vulcan XC-72碳粉75mg，然后在常温下进行超声处理5min ;接着，在不断搅拌下将0. 5 M的NaOH乙醇溶液50 mL缓慢加入到上述水热反应釜中，加入完毕，超声处理20min ;之后将反应釜加热到200°C后保持0. 5小时；反应完成后将反应釜冷却至室温，反应液过滤，所得纳米催化剂颗粒依次用纯水和无水乙醇洗两次，即得到碳载的银铜二元纳米金属催化剂；将该碳载的银铜二元纳米金属催化剂与8 mM苯胺的盐酸溶液I ml混合，超声分散5min后，在0 5°C下滴加20 mM过硫酸铵的盐酸溶液2 ml，滴加完毕后，继续搅拌6小时，之后将混合物在室温下放置12小时，之后将该混合物过滤，依次用纯水洗和无水乙醇洗，即得到碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂。将该碳-银铜-聚苯胺复合电催化剂5 mg与I mL无水乙醇混合,加入Nafion(质量百分比5%)溶液50uL,然后将混合物超声处理30min后形成糊状物，最后将该糊状物滴加于玻碳电极表面，干燥后作为工作电极在I M NaOH水溶液中测定它对氧还原反应的电催化活性。在I M NaOH水溶液中不断通入氧气,扫描速度I mV/s,电极旋转速度800 r/min,相应的线性扫描曲线见图I。氧还原反应的起始电位为1.51 V (vs SHE)，电流密度为1.2 A cm_2@-0. 15 V (vs SHE)。实施例2 将浓度为8 mM的AgNO3乙醇溶液50 mL，以及浓度为8 mM的Cu (NO3) 2 3H20乙醇溶液50 mL置于水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃料电池氧还原反应的碳？银铜？聚苯胺复合电催化剂的制备方法，其特征在于，利用乙醇作为溶剂与还原剂，采用水热法，将AgNO3和Cu(NO3)2·3H2O还原为银和铜纳米颗粒，同时沉积于碳颗粒上，形成碳载的银铜二元纳米金属催化剂，然后再通过化学法，将该催化剂颗粒表面再用聚苯胺修饰，从而得到碳？银铜？聚苯胺复合电催化剂；具体步骤如下：（1）将浓度为2～8？mM的AgNO3乙醇溶液和浓度为2～8？mM的Cu(NO3)2·3H2O乙醇溶液置于水热反应釜中，加入Vulcan？XC？72碳粉后进行超声处理5～20？min；所述Vulcan？XC？72碳粉的量为金属催化剂颗粒（Ag+Cu）总质量的1.5～2倍；（2）不断搅拌下，将浓度为0.5～2？M的NaOH乙醇溶液缓慢加入到上述水热反应釜中，之后再超声处理5～20？min；（3）将反应釜加热到150～200oC后保持0.5～5小时；（4）反应釜冷却至室温，反应液过滤，所得催化剂颗粒依次用纯水洗和无水乙醇洗，得到碳载的银铜二元纳米金属催化剂；（5）将上述碳载的银铜二元纳米金属催化剂与苯胺的盐酸溶液混合，超声分散后，在0～50C下滴加过硫酸铵的盐酸溶液，滴加完毕后，继续搅拌6小时，之后将混合物在室温下放置12小时；所述苯胺的盐酸溶液是指将苯胺溶于浓度为1？M的盐酸水溶液中，苯胺浓度为2～8？mM；所述过硫酸铵的盐酸溶液是指将过硫酸铵溶于浓度为1？M的盐酸水溶液中，过硫酸铵浓度为10～20？mM；（6）将上述混合物过滤，依次用纯水洗和无水乙醇洗，即得到碳？银铜？聚苯胺复合电催化剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：易清风，唐梅香，孙丽枝，张玉晖，肖兴中，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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