CN107039661A - 非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法 - Google Patents

非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法 Download PDF

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薛瑜
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Abstract

非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，涉及直接醇类燃料电池催化剂的制备方法。本发明解决了现有直接醇类燃料电池催化剂性能衰降的机理中存在的活性低，稳定性差、氧气燃料传输受阻及催化剂制备成本高的问题。方法：以金属盐和氢氧化钠为原料，一种简单的水热法制备氧化物纳米线，掺杂非金属物质以提高其活性，稳定性。本发明方法制备催化剂有利于氧气燃料传输，而且具有成本低、产品抗毒化性强、活性高、稳定性高的优点。本发明产品主要用于甲醇燃料电池的阴极催化剂。

Description

非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备 方法
技术领域
本发明涉及直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法。
背景技术
直接醇类燃料电池(DAFC)由于其具有能量密度高、结构简单、运行温度低等优点而日益引起世界各地的科学工作者的兴趣。铂的价格更高且资源枯竭，克服燃料电池的成本问题，必须让所有部件在量产后都能廉价。然而现有直接醇类燃料电池阴极催化剂若以铂碳作为催化剂无疑是增加其成本。因此用非金属修饰氧化物型做阴极催化剂是一个良好的选择。
发明内容
本发明的目的为了解决现有直接醇类燃料电池催化剂性能低稳定性差及催化剂制备成本高的问题，而提供了非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法。本发明中非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法是按以下步骤实现：一、以水溶性金属盐和氢氧化钠为原料，去离子水为溶剂，这是一种简单的水热法制备氧化物纳米线，；二、将步骤一得到产物和非金属物质分散到去离子水中，超声分散得到均匀浆液，三、将盛有浆液的坩埚放在水浴蒸发至干燥，四、将步骤三得到产物在管式炉中通保护气条件下，高温反应。最后经过得到非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂。方法制备催化剂为颗粒均匀，表面孔隙丰富、比表面积较高。另外氧化物纳米线结构有利于氧气燃料的传输，进而提高催化剂的活性和稳定性。使用非金属修饰氧化物做催化剂也较Pt/C便宜很多，从而大大降低了催化剂的制备成本。
附图说明
图1是CeO2NWS和掺杂尿素后的SEM图像.
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。
具体实施方式一：非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法是按以下步骤实现：一、以氯化铈和氢氧化钠为原料，去离子水为溶剂，并在不锈钢高压釜中加热200℃，反应45小时，水热法制备二氧化铈纳米线；二、将步骤一得到产物和磷离子液体分散到去离子水中，超声1h，得到均匀分散液，三、将盛有浆液的坩埚放在80℃下水浴蒸发至干燥，四、将步骤三得到产物在管式炉中通氩气条件下，加热300℃保温2小时。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是将步骤一反应时间为30小时；它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一，二不同的是：步骤一反应温度变为180℃。其它步骤和参数与具体实施方式一至二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤二氮离子液体换成尿素中水热法。其它步骤和参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三至四不同的是：步骤三超声时间为30min。其它步骤和参数与具体实施方式三至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五不同的是：步骤四在管式炉中通氮气。其它步骤和参数与具体实施方式三至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六不同的是：步骤四保温温度为400℃。其它步骤和参数与具体实施方式三至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六至七不同的是：步骤四保温时间为1h.其它步骤和参数与具体实施方式三至六之一相同。

Claims (5)

1.非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法是按以下步骤实现：一、以水溶性金属盐和氢氧化钠为原料，去离子水为溶剂，这是一种简单的水热法制备氧化物纳米线，；二、将步聚一得到产物和非金属物质分散到去离子水中，超声分散得到均匀浆液，三、将盛有浆液的坩埚放在水浴蒸发至干燥，四、将步骤三得到产物在管式炉中通保护气条件下，高温反应。最后经过得到非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂。方法制备催化剂为颗粒均匀，表面孔隙丰富、比表面积较高。另外氧化物纳米线结构有利于氧气燃料的传输，进而提高催化剂的活性和稳定性。使用非金属修饰氧化物做催化剂也较Pt/C便宜很多，从而大大降低了催化剂的制备成本。
2.根据权利要求1所述非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤一中所述的水溶性金属盐可以是硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐、氯化盐。
3.按权利要求1所述非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤一中所述的反应温度120℃～200℃，超声时间20min～4h，反应时间20h～40h。
4.按权利要求1所述非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤二中所述非金属物质：含N、P、B、S的物质。
5.按权利要求1所述非金属修饰氧化物型直接醇类燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤四中所述的保护气体：氮(N2)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)气体。
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