CN104409741A - 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104409741A
CN104409741A CN201410619935.8A CN201410619935A CN104409741A CN 104409741 A CN104409741 A CN 104409741A CN 201410619935 A CN201410619935 A CN 201410619935A CN 104409741 A CN104409741 A CN 104409741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
carbon
palladium oxide
preparation
charcoal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410619935.8A
Other languages
English (en)
Inventor
伍秋美
桑商斌
阮建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201410619935.8A priority Critical patent/CN104409741A/zh
Publication of CN104409741A publication Critical patent/CN104409741A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法。炭载氧化钯氧还原反应电催化剂由载体和活性成分组成，载体为炭，活性成分为氧化钯；其中氧化钯的含量为15-25wt.％，炭的含量为75-85wt.％。炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的制备方法是通过在原位合成的前驱体炭载纳米Mn3O4表面，通过溶解Mn3O4-沉积PdO的工艺，合成具有高催化活性和稳定性的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。本发明通过原位合成的方法克服了直接将钯基催化剂活性粒子沉积在活性炭表面等传统工艺所制备的催化剂易脱落、稳定性差等缺点，同时催化剂的稳定性得到提高。

Description

一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于新型能源材料领域，具体为一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法。
背景技术
随着石油、煤炭、天然气等自然资源的开发和消耗，人类社会面临能源短缺、生存环境恶化等严重问题。汽车作为人类社会文明的象征，消耗了大量的石油，给人类带来了便利的同时，严重污染了环境。数十年来科研工作者一直在寻找清洁、可持续应用的能源，开发新能源汽车。燃料电池是新能源汽车最为理想的动力电源，然而由于燃料电池正极所用关键材料——氧还原反应电催化剂的研究尚不能达到规模化推广的要求。具体来说目前开发的性能良好的氧还原反应催化剂均是铂基催化剂，即Pt及其合金，由于Pt属于贵重稀缺金属、价格昂贵、资源不足，严重制约了燃料电池的应用与开发。为解决这个问题，研究者对非铂系氧还原反应电催化剂进行了大量研究，例如过渡金属Co、Ni等与有机环状分子的配合物、含氮炭载过渡金属(Fe、Co等)氧化物、锰氧化物、钙钛矿结构的金属氧化物、非铂贵金属如Pd、Ag等。由于金属Pd对氧还原反应的催化活性和稳定性最接近金属Pt，且成本较低，作为氧还原反应催化材料，具有工业化应用前景。
目前，传统工艺制备钯基催化剂主要是先制备催化剂粒子，再担载到高比表面的载体炭表面，该方法制备的催化剂粒子较易脱落，稳定性较差；另一方面，所制备的氧还原反应钯基催化剂主要是金属态的，金属态钯在含氧的阴极条件下易氧化，而氧化态的钯因活性较差而很少受到关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，通过原位合成技术提供一种全新的具有高催化活性的氧化钯催化剂及其制备方法：即在原位合成的前驱体炭载纳米Mn3O4表面，通过溶解Mn3O4—沉积PdO的工艺，合成具有高催化活性和稳定性的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
本发明提出的技术方案为：
一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂，由载体和活性成分组成，其特征在于：载体为炭，活性成分为氧化钯；其中所述氧化钯的含量为15-25wt.％，所述炭的含量为75-85wt.％。
上述的催化剂，优选的，所述氧化钯粒径介于1.5-3.0nm。
上述的催化剂，优选的，所述的催化剂是在原位合成的前驱体炭载纳米Mn3O4表面通过溶解Mn3O4—沉积PdO的工艺合成。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将经过硝酸回流5-8小时活化处理过的干燥纳米碳粉超声分散于去离子水中，得到碳粉分散液；再将KMnO4加入碳粉分散液中，在水浴下搅拌、过滤、去离子水洗涤、干燥、氮气气氛中热处理后，在氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体；
2)将炭载纳米Mn3O4前驱体分散于去离子水中，超声分散均匀后，加入PdCl2水溶液，水浴温度下搅拌后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6-8小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中KMnO4与碳粉的质量比为2∶5-1∶1。
上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中氮气气氛热处理的温度为200-600℃，热处理的时间为0.5-2小时。
上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中硝酸浓度为2-6mol/L。
上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中PdCl2与炭载纳米Mn3O4的质量之比为2∶5-9∶10。
上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中水浴温度下搅拌时间为2-8h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明通过原位合成的方法克服了直接将钯基催化剂活性粒子沉积在活性炭表面等传统工艺所制备的催化剂易脱落、稳定性差等缺点，同时催化剂的稳定性得到提高；
2)本发明克服了传统Pt基贵金属催化剂价格昂贵以及金属态Pd纳米催化剂在含氧气的阴极环境中易氧化、性能不够理想等缺点，所合成的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂价格低廉，碱性介质中催化活性高于商业化炭载金属态Pt及Pd催化剂，同时避免进一步氧化，从而使催化稳定性得到提高；
3)本发明所涉及的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的合成方法具有工艺简单、条件易于控制、便于规模化生产以及安全环保等特点。
附图说明
图1为实施例1-3制备得到炭载纳米Mn3O4前驱体样品的XRD谱图。
图2为实施例1-3制备得到炭载氧化钯的氧还原反应电催化剂样品的XRD谱图。
图3为实施例1、实施例4、实施例5制备得到催化剂样品的XRD谱图比较图。
图4为实施例1制备得到的炭载纳米Mn3O4的TEM照片。
图5为实施例1制备的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂放大倍数为10万的TEM照片。
图6为实施例1制备的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂放大倍数为45万的TEM照片。
图7为实施例1制备的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂中Pd3d的XPS谱图。
图8为实施例4制备的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂中Pd3d的XPS谱图。
图9为实施例1-3制备得到的催化剂样品和对比例1-2催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。
图10为实施例1、实施例4、实施例5制备得到的催化剂样品和对比例1-2的催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。
图11为实施例1、实施例5制备得到的催化剂样品以及对比例1-2的氧还原反应比质量活性的比较图。
图12为实施例1(KMnO4:C＝3:4)、实施例6(KMnO4:C＝2:4)制备得到的催化剂样品和对比例1-2的催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。
图13为实施例1(PdCl2:Mn3O4＝49:100)、实施例7(PdCl2:Mn3O4＝74:100)制备得到的催化剂样品和对比例1-2的催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。
图14为实施例1制备得到的催化剂在氧气饱和的0.1NaOH溶液中加速老化不同圈数后的CV曲线。
图15为对比例2中催化剂在氧气饱和的0.1NaOH溶液中加速老化不同圈数后的CV曲线。
图16为实施例1制备得到的催化剂样品与对比例2中催化剂的特征峰面积随加速老化圈数的衰减比较图。
图17为实施例1制备得到的催化剂样品与对比例2中催化剂的氧还原反应催化活性随加速老化圈数的衰减比较图。
具体实施方式
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1：
一种制备本发明的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后在300℃氮气气氛中热处理2小时，氮气气氛保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
如图1所示为本实施例制备得到的炭载纳米Mn3O4前驱体样品的XRD谱图(Mn3O4/C-300)；由图可以看出，本实施例所制备的炭载纳米Mn3O4前驱体样品有明显的Mn3O4特征峰。
如图4所示为本实施例制备得到的前驱体炭载纳米Mn3O4的TEM照片；由图可以看出，本实施例所制备的炭载纳米Mn3O4的粒径介于10-20nm。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌4小时，然后过滤，再用去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，即得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
如图2所示为本实施例制备得到催化剂样品的XRD谱图(PdO/C-300)；从图中可以看出，催化剂样品除了载体碳(25°)外，位于33.8°的主峰为PdO(101)晶面的衍射峰，未观察明显的锰物种的衍射峰。
如图5和6所示分别为本实施例制备得到的炭载氧化钯催化剂在放大10万倍和45万倍下的TEM照片；由图可以看出，本实施例所制备的炭载氧化钯催化剂中氧化钯的粒径介于1.5-3.0nm之间，其聚集体的形貌与前驱体中纳米Mn3O4的形貌相似，尺寸介于10-20nm之间。
如图7所示为本实施例制备得到的炭载氧化钯催化剂中Pd3d的XPS谱图，从图中可以看出钯主要以氧化钯的形式存在，单质钯的含量为零。
实施例2：
一种制备本发明的炭载氧化钯的氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后，400℃氮气气氛中热处理2小时，氮气气氛保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
如图1所示为本实施例制备得到的炭载纳米Mn3O4前驱体样品的XRD谱图(Mn3O4/C-400)；由图可以看出，本实施例所制备的炭载纳米Mn3O4前驱体样品有明显的Mn3O4特征峰。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌4小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
如图2所示为本实施例制备得到催化剂样品的XRD谱图(PdO/C-400)；从图中可以看出，催化剂样品除了载体碳(25°)外，位于33.8°的主峰为PdO(101)晶面的衍射峰，未观察明显的锰物种的衍射峰。
实施例3：
一种制备本发明的炭载氧化钯的氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声分散一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后，500℃氮气气氛中热处理2小时，氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
如图1所示为本实施例制备得到的炭载纳米Mn3O4前驱体样品的XRD谱图(Mn3O4/C-500)；由图可以看出，本实施例所制备的炭载纳米Mn3O4前驱体样品有明显的Mn3O4特征峰。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌4小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
如图2所示为本实施例制备得到催化剂样品的XRD谱图(PdO/C-500)；从图中可以看出，催化剂样品除了载体碳(25°)外，位于33.8°的主峰为PdO(101)晶面的衍射峰，未观察明显的锰物种的衍射峰。
实施例4：
一种制备本发明的炭载氧化钯的氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声分散一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，再用去离子水洗，70-80℃干燥后，300℃氮气气氛中热处理2小时，氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌2小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
如图8所示为本实施例制备得到的炭载氧化钯催化剂中Pd3d的XPS谱图，从图中可以看出钯主要以氧化钯的形式存在，单质钯的含量为零。
实施例5：
一种制备本发明的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后在300℃氮气气氛中热处理2小时，氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌8小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
实施例6：
一种制备本发明的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声一定时间；然后按照约0.146g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后在300℃氮气气氛中热处理2小时，氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液140mL，80℃水浴温度下搅拌4小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
实施例7：
一种制备本发明的炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的方法，包括以下步骤：
将经过5mol/L的硝酸回流5小时后的干燥纳米碳粉(Vulcan XC-72,SBET＝250m2g-1)按照0.292g/40mL的比例，分散于去离子水中，超声一定时间；然后按照约0.218g/40mL的计量将KMnO4加入该碳粉的分散液中，在80℃水浴温度下搅拌30分钟，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃干燥后在300℃氮气气氛中热处理2小时，氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体。
取上述制备的炭载纳米Mn3O4前驱体1g，分散在200mL的去离子水中，超声分散处理15分钟后转移到圆底烧瓶中，加入4.9mg/ml的PdCl2水溶液150mL，80℃水浴温度下搅拌4小时，然后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
对比例1：
将商品20wt.％Pt/C催化剂(E-TEK公司)作为对比。
对比例2：
将商品20wt.％Pd/C催化剂(E-TEK公司)作为对比。
如图3所示为根据实施例1、实施例4、实施例5制备得到催化剂样品的XRD谱图的比较图。从图中可以看出，实施例1的物相除了载体碳(25°)外，位于33.8°的主峰为PdO(101)晶面的衍射峰，随着热处理时间的延长，该衍射峰强度越来越大，未观察到明显的锰物种的衍射峰；同时，还可以发现，当加入PdCl2水溶液后反应时间为8小时，有少量的金属态Pd的生成。
如图9所示为根据实施例1-3制备得到的催化剂样品和对比例1-2催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性的比较。从图中可以看出，实施例1-3制得的催化活性均高于对比例1和对比例2，半波电位较Pt/C和Pd/C至少正移了39mV和16mV。
如图10所示为根据实施例1、实施例4、实施例5制备得到的样品和对比例1-2在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较。从图中可以看出，实施例4制得的样品的催化活性高于对比例1，半波电位较Pt/C正移了约23mV，与Pd/C的相当。而实施例1和5制得的样品的半波电位较Pt/C和Pd/C都分别正移了42mV和20mV。
如图11所示为实施例1、实施例5制备得到的催化剂样品与对比例1-2的氧还原反应比质量活性的比较。实施例1、实施例5制备得到的催化剂中Pd元素的含量分别为20.50wt.％和21.62wt.％。在电位为-0.05Vvs.Hg/HgO时，实施例1、实施例5制备得到的催化剂的比质量活性分别为0.60mAμg(Pd) -1和0.43mAμg(Pd) -1，均明显高于对比例1和对比例2的比质量活性(对比例1和对比例2的比质量活性分别为0.11mAμg(Pt) -1和0.25mAμg(Pd) -1)。
图12为实施例1(KMnO4:C＝3:4)、实施例6(KMnO4:C＝2:4)制备得到的催化剂样品和对比例1-2的催化剂在氧气饱和的0.1MNaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。从图中可以看出，实施例1和实施例6制得的催化活性均高于比较例1-2，半波电位较Pt/C和Pd/C至少正移了34mV和12mV。
图13为实施例1(PdCl2:Mn3O4＝49:100)、实施例7(PdCl2:Mn3O4＝74:100)制备得到的催化剂样品和对比例1-2的催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH电解液中的氧还原反应活性比较图。从图中可以看出，实施例1和实施例7制得的催化活性均高于比较例1-2，半波电位较Pt/C和Pd/C至少正移了36mV和14mV。
如图14和图15所示，分别为实施例1制备得到的催化剂和对比例2中催化剂在氧气饱和的0.1M NaOH溶液中加速老化不同圈数后的CV曲线；图16所示为实施例1制备得到的催化剂样品与对比例2中催化剂的特征峰面积随加速老化圈数的衰减比较图；图17所示为实施例1制备得到的催化剂样品与对比例2中催化剂的氧还原反应催化活性随加速老化圈数的衰减比较图。从图14至图17可以看出，经过2000圈的循环伏安扫描(100mV s-1,-0.5V～0.2V vs.Hg/HgO)后，催化剂对氧还原反应的催化活性、CV曲线特征峰面积都有衰减，但实施例1制得的样品的衰减速度远远低于商品Pd/C催化剂，说明实施例1制得的样品具有较好的稳定性。

Claims (9)

1.一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂，由载体和活性成分组成，其特征在于：载体为炭，活性成分为氧化钯；其中所述氧化钯的含量为15-25wt.％，所述炭的含量为75-85wt.％。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的氧化钯粒径介于1.5-3.0nm。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂是在原位合成的前驱体炭载纳米Mn3O4表面通过溶解Mn3O4—沉积PdO的工艺合成。
4.一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将经过硝酸回流5-8小时活化处理过的干燥纳米碳粉超声分散于去离子水中，得到碳粉分散液；再将KMnO4加入碳粉分散液中，在水浴下搅拌、过滤、去离子水洗涤、干燥、氮气气氛中热处理后，在氮气保护下自然冷却到室温，得到炭载纳米Mn3O4前驱体；
2)将炭载纳米Mn3O4前驱体分散于去离子水中，超声分散均匀后，加入PdCl2水溶液，水浴温度下搅拌后过滤，去离子水洗涤，70-80℃下真空干燥6-8小时，得到炭载氧化钯氧还原反应电催化剂。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中KMnO4与碳粉的质量比为2∶5-1∶1。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中氮气气氛热处理的温度为200-600℃，热处理的时间为0.5-2小时。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中硝酸浓度为2-6mol/L。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中PdCl2与炭载纳米Mn3O4的质量之比为2∶5-9∶10。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中水浴温度下搅拌时间为2-8h。
CN201410619935.8A 2014-11-06 2014-11-06 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法 Pending CN104409741A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410619935.8A CN104409741A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410619935.8A CN104409741A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104409741A true CN104409741A (zh) 2015-03-11

Family

ID=52647351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410619935.8A Pending CN104409741A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104409741A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104888865A (zh) * 2015-05-08 2015-09-09 江苏大学 一种双金属碳化物复合材料及其制备方法
CN106602081A (zh) * 2016-12-05 2017-04-26 华南理工大学 一种用于直接甲酸燃料电池的氧化钯催化剂及其制备方法
CN111495395A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 中南大学 一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料及其制备方法
CN114182283A (zh) * 2021-11-29 2022-03-15 华中科技大学 一种负载型贵金属化合物及其制备和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486247A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-15 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying system
CN102078811A (zh) * 2010-12-26 2011-06-01 南京师范大学 均相沉淀-原位还原法制备炭载Pd纳米粒子催化剂的方法
CN103406121A (zh) * 2013-07-18 2013-11-27 浙江工业大学 一种炭载氧化钯催化剂及其制备方法和应用
CN103816893A (zh) * 2014-01-10 2014-05-28 河北师范大学 一种制备用于乙醇电氧化的碳载催化剂的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486247A1 (en) * 2003-06-13 2004-12-15 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying system
CN102078811A (zh) * 2010-12-26 2011-06-01 南京师范大学 均相沉淀-原位还原法制备炭载Pd纳米粒子催化剂的方法
CN103406121A (zh) * 2013-07-18 2013-11-27 浙江工业大学 一种炭载氧化钯催化剂及其制备方法和应用
CN103816893A (zh) * 2014-01-10 2014-05-28 河北师范大学 一种制备用于乙醇电氧化的碳载催化剂的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIUMEI WU等: "Carbon supported PdO with improved activity and stability for oxygen reduction reaction in alkaline solution", 《ELCTROCHIMICA ACTA》, 30 October 2014 (2014-10-30) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104888865A (zh) * 2015-05-08 2015-09-09 江苏大学 一种双金属碳化物复合材料及其制备方法
CN106602081A (zh) * 2016-12-05 2017-04-26 华南理工大学 一种用于直接甲酸燃料电池的氧化钯催化剂及其制备方法
CN111495395A (zh) * 2020-04-26 2020-08-07 中南大学 一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料及其制备方法
CN111495395B (zh) * 2020-04-26 2021-05-11 中南大学 一种高效双金属镍钼硒化物电催化材料及其制备方法
CN114182283A (zh) * 2021-11-29 2022-03-15 华中科技大学 一种负载型贵金属化合物及其制备和应用
CN114182283B (zh) * 2021-11-29 2022-12-09 华中科技大学 一种负载型贵金属化合物及其制备和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108736031B (zh) 一种自支撑PtCo合金纳米颗粒催化剂及其制备方法与应用
Zhan et al. Synthesis of mesoporous NiCo2O4 fibers and their electrocatalytic activity on direct oxidation of ethanol in alkaline media
CN107604375B (zh) 氮钴双掺杂多孔碳复合物双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN107051568B (zh) 一种析氧Fe掺杂二硒化钴@N-CT复合催化剂及其制备方法和应用
Pai et al. Preparation and characterization of porous Nb2O5 photocatalysts with CuO, NiO and Pt cocatalyst for hydrogen production by light-induced water splitting
CN106784865B (zh) 一种铁氮共掺杂碳微球及制备方法、用途和氧还原电极
CN103811775A (zh) 一种用于燃料电池氧还原催化剂的多孔纳米复合材料
CN105170169A (zh) 一种氮掺杂石墨烯-铁基纳米颗粒复合型催化剂及其制备方法
CN108579788A (zh) 一种复合型钴钒氮化物纳米线电催化剂及其制备方法和应用
CN105609795A (zh) 生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN103495432A (zh) 一种高效稳定的燃料电池催化剂制备方法
CN103816894B (zh) 掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法
CN106732649A (zh) 一种碱性析氧反应电催化剂的制备方法
CN113437314B (zh) 氮掺杂碳负载低含量钌和Co2P纳米粒子的三功能电催化剂及其制备方法和应用
CN112647095B (zh) 原子级分散的双金属位点锚定的氮掺杂碳材料及其制备和应用
CN107887613A (zh) 基于三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料的氧还原电极及制备方法与应用
CN110721713B (zh) 一种Mo2C催化材料及其制备方法与应用
CN103413951A (zh) 氮掺杂石墨烯负载Pt基合金纳米电催化剂及其制备方法
CN103331172B (zh) 一种质子交换膜燃料电池非铂氢阳极催化剂的制备方法
CN106450354B (zh) 一种氮掺杂石墨烯负载钴氧还原反应电催化剂的水热合成方法
CN102764648B (zh) 一种钯催化剂的制备方法,由该方法制备的钯催化剂及应用
CN108336374B (zh) 一种高性能三元Fe-Co-Ni共掺杂含氮碳材料及其制备方法和应用
CN109621969B (zh) 一种自支撑双金属镍钨碳化物全解水材料及其制备方法
CN104409741A (zh) 一种炭载氧化钯氧还原反应电催化剂及其制备方法
CN107093745A (zh) 一种用于醇氧化的多孔碳包覆纳米合金的类核壳电催化剂及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150311

RJ01 Rejection of invention patent application after publication