CN107017410A - 氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 - Google Patents
氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107017410A CN107017410A CN201710167777.0A CN201710167777A CN107017410A CN 107017410 A CN107017410 A CN 107017410A CN 201710167777 A CN201710167777 A CN 201710167777A CN 107017410 A CN107017410 A CN 107017410A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxygen reduction
- carbon
- preparation
- doped
- kinds
- 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
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 55
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims abstract description 24
- LHUIXZDQUYYFDL-UHFFFAOYSA-N [F].[B].[N] Chemical compound [F].[B].[N] LHUIXZDQUYYFDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OSSNTDFYBPYIEC-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylimidazole Chemical compound C=CN1C=CN=C1 OSSNTDFYBPYIEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 6
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960002050 hydrofluoric acid Drugs 0.000 claims description 5
- XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N methylimidazole Natural products CC1=CNC=N1 XLSZMDLNRCVEIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 20
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 5
- 206010068150 Acoustic shock Diseases 0.000 description 4
- -1 boron fluoric acid glyoxaline ion Chemical class 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- MLMGJTAJUDSUKA-UHFFFAOYSA-N 2-ethenyl-1h-imidazole Chemical class C=CC1=NC=CN1 MLMGJTAJUDSUKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPDSOAPSWYHANB-UHFFFAOYSA-N [N].[F] Chemical compound [N].[F] YPDSOAPSWYHANB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01M4/9075—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/9083—Catalytic material supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- 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
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- 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
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本申请公开了一种氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池，本发明用可聚合的乙烯基咪唑作为阳离子，一步法合成了以氟硼酸为阴离子的氮氟硼掺杂的离子液体。这种含杂原子的前驱体在热解过程中由于产生的气体以及杂原子间的相互作用，从而可以获得含氮氟硼掺杂的新型非金属催化材料，通过电化学性能测试可以看出我们所制备的催化剂在燃料电池阴极氧还原催化方面具有较好的催化活性。
Description
技术领域
本申请涉及一种氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池。
背景技术
随着科技的快速发展，加快了工业生产的步伐，但同时也使得环境污染和能源短缺等问题越发的严重，人们必须寻找一种新型环境友好的能源来解决这些问题。燃料电池作为一种新型清洁能源装置，具有高效率、零污染、易启动等优点，对解决目前面临的问题，实现能源的多样化意义重大。然而燃料电池的阴极和阳极主要采用铂基催化剂，其中由于阴极氧还原反应动力学缓慢，阴极需要更多的Pt来促使氧还原反应的发生，造成了燃料电池成本的增加，而Pt价格昂贵、资源稀缺，成为制约其大规模商业化进程的瓶颈之一。为降低其催化剂的成本，目前采用的方法主要有两种，一种则是提高铂的利用率减少其使用量；另一种则是寻找高活性的非贵金属催化剂或无金属的催化剂。但由于金属基催化剂稳定性低、金属对环境的污染大等问题，无法使其实用于清洁能源装置。为解决上述等问题，从长远的角度来看，最优的解决方案则是用非金属催化剂。
近年来国内为在阴极杂原子掺杂的碳基非金属催化剂方面取得了重大的突破(R.Li,Z.Wei,X.Gou,ACS Catal.2015,5,4133–4142；M.-M.Titirici,R. J.White,N.Brun,V.L.Budarin,D.S.Su,F.del Monte,J.H.Clark,M.J. MacLachlan,Chem.Soc.Rev.2015,44,250–290.)，研究也发现掺杂杂原子的石墨化碳材料如碳纳米管，石墨烯作为无金属氧还原催化剂也有很高的催化活性(S.Wang,L.Zhang,Z.Xia,A.Roy,D.W.Chang,J.B.Baek,L.Dai,Angew. Chem.Int.Ed.2012,51,4209–4212；Angew.Chem.2012,124,4285–4288；W.Wei,H.Liang,K.Parvez,X.Zhuang,X.Feng,K.M llen,Angew.Chem.Int. Ed.2014,53,1570–1574；Angew.Chem.2014,126,1596–1600；)目前也发现杂原子掺杂的协同效进一步提高了提高催化剂的活性(L.Qu,Y.Liu,J.-B. Baek,L.Dai,ACS Nano 2010,4,1321–1326；)。因此，开发一种新的多掺杂前驱体来协调催化剂的结构是十分必要的，大多数报道的杂原子掺杂主要包括 N,P,B,S,F中的一种或多种(J.Zhang,L.Qu,G.Shi,J.Liu,J.Chen,L.Dai,Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2230–2234；Angew.Chem.2016,128,2270– 2274；)。但以这些杂原子掺杂的催化剂合成工艺复杂，含杂原子的原料昂贵且杂原子的掺杂效率不高等。因此，寻找一类廉价易得且制备简单的杂原子掺杂前驱体来制备非金属氧还原催化剂就变得十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种氧还原催化剂，其为氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂。
相应的，本申请还公开了一种氧还原电极，其具有：
气体扩散层、和
配置在所述气体扩散层上的催化剂层，所述催化剂层是所述的氧还原催化剂。
优选的，在所述的氧还原电极中，所述气体扩散层为碳基板。
本申请还公开了一种燃料电池，包括：
电解质膜；
所述的氧还原电极，以及
分别位于所述氧还原电极的外侧的隔板。
本申请还公开了一种氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，在惰性气体保护下，于560～1000℃煅烧硼氟酸咪唑类离子液体，获得目标产物。
优选的，在上述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法中，硼氟酸咪唑类离子液体包括乙烯基咪唑和氟硼酸。
优选的，在上述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法中，乙烯基咪唑和氟硼酸的摩尔比为1:1～1:1.5。
优选的，在上述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法中，硼氟酸咪唑类离子液体包括甲基咪唑和氟硼酸。
优选的，在上述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法中，甲基咪唑和氟硼酸的摩尔比为1:1～1.8。
优选的，在上述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法中，所述惰性气体为N2。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明用可聚合的乙烯基咪唑作为阳离子，一步法合成了以氟硼酸为阴离子的氮氟硼掺杂的离子液体。这种含杂原子的前驱体在热解过程中由于产生的气体以及杂原子间的相互作用，从而可以获得含氮氟硼掺杂的新型非金属催化材料，通过电化学性能测试可以看出我们所制备的催化剂在燃料电池阴极氧还原催化方面具有较好的催化活性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a所示为本发明具体实施例1中线性扫描测试示意图；
图1b所示为本发明具体实施例2中线性扫描测试示意图；
图1c所示为本发明具体实施例3中线性扫描测试示意图；
图1d所示为本发明具体实施例4中线性扫描测试示意图；
图2所示为含杂原子的离子液体制备的非金属催化剂对水的还原反应催化活性的曲线图；
图3所示为本发明具体实施例1中无模板合成多孔结构催化剂的照片。
具体实施方式
通常氧还原催化剂的制备过程中杂原子的掺杂中以单掺杂为主，且杂原子掺杂效率不高，致使合成的催化剂其电催化活性提高不明显；在前驱体方面也主要选择含氮的有机物进行掺杂处。
本申请目的在于开发一种制备简单、有实际应用潜力的氮氟硼掺杂的碳材料，以用作非金属催化剂前驱体，该催化剂具备较高的稳定性和选择性，以及较好的电催化活性等特点。
本技术方案是通过如下技术方案实现的，双重位点氮氟硼三掺杂的碳基催化剂的合成，它包括以下步骤：
步骤1、合成硼氟酸咪唑类离子液体，作为氮硼氟三掺杂前驱体；
步骤2、将上述离子液体在560～1000℃、氮气保护的条件下进行热解，然后冷却至室温获得碳化产物；
步骤3、将上述产物研磨成粉末，制得样品。
与现有杂原子掺杂前驱体相比，由于离子液体的掺杂过程简单以及其多样结构特性，受到了很多研究者的关注，使用含杂原子的离子液体为前驱体合成的催化剂，制备过程中形成了双重催化位点，因而使这类杂原子掺杂的离子液体制得的催化剂表现出优异的氧还原性能。研究中还发现含杂原子的离子液体制备的非金属催化剂对水的还原反应也表现出一定的催化活性(附图2)。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
(1)在单口烧瓶中加入0.1mol乙烯基咪唑，随后缓慢滴加0.1mol氟硼酸，常温搅拌1-2h，升温至50℃并搅拌3-5h，得粘稠状液体。
(2)取0.4-0.9g上述粘稠状液体，放入瓷舟中，在管式炉中煅烧，以N2为保护气，560-700℃煅烧一小时后自然降温，得黑色蓬松固体。
(3)将上述固体研磨后，取5mg与100μLNafion溶液和900μL无水乙醇溶液混合后超声震荡30分钟后制得催化剂浆液，取10μL浆液滴加到玻碳电极上，干燥0.5-1h候进行电化学测试，主要有循环伏安、线性扫描等。
由该催化剂浆液制备的无模板合成多孔结构催化剂，如图3所示。其电化学性能数据如图1a所示，可见其起始电位可以达到0.93VRHE，已经很接近常用的炭载铂(Pt/C)催化剂的起始电位(～1V)。
实施例2：
(1)在单口烧瓶中加入0.1mol甲基咪唑，随后缓慢滴加0.1mol氟硼酸，常温搅拌1-2h，升温至50℃并搅拌3-5h，得粘稠状液体。
(2)取0.4-0.9g上述粘稠状液体，放入瓷舟中，在管式炉中煅烧，以N2为保护气，560-700℃煅烧一小时后自然降温，得黑色蓬松固体。
(3)将上述固体研磨后，取5mg与100μLNafion溶液和900μL无水乙醇溶液混合后超声震荡30分钟后制得催化剂浆液，取10μL浆液滴加到玻碳电极上，干燥0.5-1h候进行电化学测试，主要有循环伏安、线性扫描等。
电化学性能数据如图1b所示，可见其起始电位可以达到0.93VRHE，已经很接近常用的炭载铂(Pt/C)催化剂的起始电位(～1V)。
实施例3：
(1)在单口烧瓶中加入0.1mol乙烯基咪唑，随后缓慢滴加0.1mol氟硼酸，常温搅拌1-2h，升温至50℃并搅拌3-5h，得粘稠状液体。
(2)取0.4-0.9g上述粘稠状液体，放入瓷舟中，在管式炉中煅烧，以N2为保护气，850-1000℃煅烧一小时后自然降温，得黑色蓬松固体。
(3)将上述固体研磨后，取5mg与100μLNafion溶液和900μL无水乙醇溶液混合后超声震荡30分钟后制得催化剂浆液，取10μL浆液滴加到玻碳电极上，干燥0.5-1h候进行电化学测试，主要有循环伏安、线性扫描等。
电化学性能数据如图1c所示，可见其起始电位可以达到0.93VRHE，已经很接近常用的炭载铂(Pt/C)催化剂的起始电位(～1V)。
实施例4：
(1)在单口烧瓶中加入0.1mol甲基咪唑，随后缓慢滴加0.1mol氟硼酸，常温搅拌1-2h，升温至50℃并搅拌3-5h，得粘稠状液体。
(2)取0.4-0.9g上述粘稠状液体，放入瓷舟中，在管式炉中煅烧，以N2 为保护气，850-1000℃煅烧一小时后自然降温，得黑色蓬松固体。
(3)将上述固体研磨后，取5mg与100μLNafion溶液和900μL无水乙醇溶液混合后超声震荡30分钟后制得催化剂浆液，取10μL浆液滴加到玻碳电极上，干燥0.5-1h候进行电化学测试，主要有循环伏安、线性扫描等。
电化学性能数据如图1d所示，可见其起始电位可以达到0.93VRHE，已经很接近常用的炭载铂(Pt/C)催化剂的起始电位(～1V)。
综上所述，本发明以氮氟硼三种杂原子进行掺杂，利用其三者间的电子云密度的相互影响，合成了具有规模化生产前景的非金属氧还原催化剂，并且跳出了常规含氮前驱体研究的套路，将实验与实际应用进行了有机结合。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (10)
1.一种氧还原催化剂，其为氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂。
2.一种氧还原电极，其具有：
气体扩散层、和
配置在所述气体扩散层上的催化剂层，所述催化剂层是权利要求1所述的氧还原催化剂。
3.根据权利要求2所述的氧还原电极，其特征在于：所述气体扩散层为碳基板。
4.一种燃料电池，其特征在于，包括：
电解质膜；
权利要求2或3所述的氧还原电极，以及
分别位于所述氧还原电极的外侧的隔板。
5.一种氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：在惰性气体保护下，于560～1000℃煅烧硼氟酸咪唑类离子液体，获得目标产物。
6.根据权利要求5所述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：硼氟酸咪唑类离子液体包括乙烯基咪唑和氟硼酸。
7.根据权利要求6所述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：乙烯基咪唑和氟硼酸的摩尔比为1:1～1:1.5。
8.根据权利要求5所述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：硼氟酸咪唑类离子液体包括甲基咪唑和氟硼酸。
9.根据权利要求8所述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：甲基咪唑和氟硼酸的摩尔比为1:1～1.8。
10.根据权利要求5所述的氮氟硼三种杂原子进行掺杂的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为N2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710167777.0A CN107017410A (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710167777.0A CN107017410A (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107017410A true CN107017410A (zh) | 2017-08-04 |
Family
ID=59440043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710167777.0A Pending CN107017410A (zh) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107017410A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107146893A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-08 | 天津工业大学 | 一种杂原子原位掺杂碳基催化剂的制备方法及其在燃料电池中的应用 |
| CN109560293A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-04-02 | 江苏可兰素汽车环保科技有限公司 | 氧还原催化剂及其制备方法和应用 |
| CN118180635A (zh) * | 2024-04-08 | 2024-06-14 | 广东工业大学 | 一种杂原子掺杂石墨烯薄膜的激光加工方法及杂原子掺杂石墨烯薄膜 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513099A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-06-27 | 浙江大学 | 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法 |
| CN104981928A (zh) * | 2013-02-07 | 2015-10-14 | 株式会社Ihi | 氧还原催化剂、氧还原电极以及燃料电池 |
| CN106115653A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 兰州理工大学 | 一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-03-21 CN CN201710167777.0A patent/CN107017410A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513099A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-06-27 | 浙江大学 | 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法 |
| CN104981928A (zh) * | 2013-02-07 | 2015-10-14 | 株式会社Ihi | 氧还原催化剂、氧还原电极以及燃料电池 |
| CN106115653A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 兰州理工大学 | 一种杂原子掺杂的多孔碳材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JIAN GAO ET AL.: "Polymerizable ionic liquid-derived carbon for oxygen reduction and evolution", 《J APPL ELECTROCHEM》 * |
| JING LIU ET AL.: "Recent Advances in Heteroatom-Doped Metal-Free Electrocatalysts for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction", 《ELECTROCATALYSIS》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107146893A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-08 | 天津工业大学 | 一种杂原子原位掺杂碳基催化剂的制备方法及其在燃料电池中的应用 |
| CN109560293A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-04-02 | 江苏可兰素汽车环保科技有限公司 | 氧还原催化剂及其制备方法和应用 |
| WO2020087990A1 (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 江苏可兰素汽车环保科技有限公司 | 氧还原催化剂及其制备方法和应用 |
| CN118180635A (zh) * | 2024-04-08 | 2024-06-14 | 广东工业大学 | 一种杂原子掺杂石墨烯薄膜的激光加工方法及杂原子掺杂石墨烯薄膜 |
| CN118180635B (zh) * | 2024-04-08 | 2024-08-20 | 广东工业大学 | 一种杂原子掺杂石墨烯薄膜的激光加工方法及杂原子掺杂石墨烯薄膜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Ni–Mo nanocatalysts on N-doped graphite nanotubes for highly efficient electrochemical hydrogen evolution in acid | |
| Zhou et al. | MoC quantum dots@ N‐doped‐carbon for low‐cost and efficient hydrogen evolution reaction: from electrocatalysis to photocatalysis | |
| Wang et al. | Multivariate MOF-templated pomegranate-like Ni/C as efficient bifunctional electrocatalyst for hydrogen evolution and urea oxidation | |
| Fereja et al. | High-entropy oxide derived from metal–organic framework as a bifunctional electrocatalyst for efficient urea oxidation and oxygen evolution reactions | |
| Lv et al. | Nitrogen-doped porous graphdiyne: a highly efficient metal-free electrocatalyst for oxygen reduction reaction | |
| Kang et al. | CoP nanoparticle confined in P, N Co‐doped porous carbon anchored on P‐doped carbonized wood fibers with tailored electronic structure for efficient urea electro‐oxidation | |
| Wang et al. | ZIF-derived carbon nanoarchitecture as a bifunctional pH-universal electrocatalyst for energy-efficient hydrogen evolution | |
| Zhan et al. | Synthesis of mesoporous NiCo2O4 fibers and their electrocatalytic activity on direct oxidation of ethanol in alkaline media | |
| Muthurasu et al. | Fabrication of nonmetal-modulated dual metal–organic platform for overall water splitting and rechargeable zinc–air batteries | |
| Zhuo et al. | Crystalline–amorphous Ni3S2–NiMoO4 heterostructure for durable urea electrolysis-assisted hydrogen production at high current density | |
| Li et al. | Reduced graphene oxide-supported MoP@ P-doped porous carbon nano-octahedrons as high-performance electrocatalysts for hydrogen evolution | |
| Zuo et al. | Spatially confined formation of single atoms in highly porous carbon nitride nanoreactors | |
| CN107829107A (zh) | 一种石墨烯/碳纳米管负载单分散金属原子复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| Xu et al. | Hierarchical nanoporous V2O3 Nanosheets anchored with alloy nanoparticles for efficient electrocatalysis | |
| CN105529472A (zh) | 一种Co-N双掺杂片状多孔二维碳材料及其制备方法 | |
| Li et al. | 3D honeycomb nanostructure comprised of mesoporous N-doped carbon nanosheets encapsulating isolated cobalt and vanadium nitride nanoparticles as a highly efficient electrocatalyst for the oxygen reduction reaction | |
| Qiu et al. | Interfacial engineering FeOOH/CoO nanoneedle array for efficient overall water splitting driven by solar energy | |
| CN108615904B (zh) | 一种钴酸镍空心球/氮化碳量子点复合材料及其制备方法和应用 | |
| Xiao et al. | Pillar-coordinated strategy to modulate phase transfer of α-Ni (OH) 2 for enhanced supercapacitor application | |
| CN107352527B (zh) | 一种磷氮共掺杂的碳纳米管材料制备工艺 | |
| CN104505523A (zh) | 一种铂基催化剂/石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| CN107017410A (zh) | 氧还原催化剂及其制备方法、氧还原电极和燃料电池 | |
| Zhang et al. | In-situ integration of nickel-iron Prussian blue analog heterostructure on Ni foam by chemical corrosion and partial conversion for oxygen evolution reaction | |
| Wu et al. | Highly dispersed MoO2 nanoparticles confined in N-doped porous carbon nanosheets for efficient hydrogen evolution in alkaline media | |
| Shang et al. | Oxygen vacancies boosted by laser irradiation enable NiCo layered double hydroxide with a high oxygen reduction/evolution catalytic activity in Zn–air batteries and water splitting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170804 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |