CN113871645A - 一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 - Google Patents
一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113871645A CN113871645A CN202111148630.XA CN202111148630A CN113871645A CN 113871645 A CN113871645 A CN 113871645A CN 202111148630 A CN202111148630 A CN 202111148630A CN 113871645 A CN113871645 A CN 113871645A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platinum
- carbon nanotube
- supported
- preparing
- uniformly
- 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
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 6
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 6
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 claims description 4
- BTOOAFQCTJZDRC-UHFFFAOYSA-N 1,2-hexadecanediol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCC(O)CO BTOOAFQCTJZDRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DWANEFRJKWXRSG-UHFFFAOYSA-N 1,2-tetradecanediol Chemical compound CCCCCCCCCCCCC(O)CO DWANEFRJKWXRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- NKJOXAZJBOMXID-UHFFFAOYSA-N 1,1'-Oxybisoctane Chemical compound CCCCCCCCOCCCCCCCC NKJOXAZJBOMXID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 claims description 2
- ZITKDVFRMRXIJQ-UHFFFAOYSA-N dodecane-1,2-diol Chemical compound CCCCCCCCCCC(O)CO ZITKDVFRMRXIJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 17
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N [C].[Pt] Chemical compound [C].[Pt] DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
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
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
- H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
-
- 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)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种碳纳米管载铂的电催化剂的制备方法，所需药品易得，合成方法简单易操作，通过前驱体铂盐可以制备得到大小相似、形状均一的铂纳米颗粒。再利用高锰酸钾氧化碳纳米管，制备得到含有表面氧化基团的载体。将铂纳米颗粒负载在碳纳米管上即可得到形貌均匀的催化剂，具有良好的氧气还原反应性能。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米管载铂纳米材料电催化剂的制备。
背景技术
化石能源日渐枯竭和大气环境受到严重破坏等问题阻碍着世界的稳步发展。进入到21世纪以后，人类对于具有高效、环境友好、可再生和成本低廉等特点的新能源的需求日益明显。一方面，化石能源在未来数十年内将消耗殆尽，现有的能源储量难以承担人类的发展需求；另一方面，人们在大部分常规能源的利用方式上存在转化效率低下和浪费程度较高的问题，产物也会造成大气污染等负面影响。质子交换膜燃料电池(Proton ExchangeMembrane Fuel Cells，PEMFC)作为一种新颖的电能产生装置，能够高效地将氢气和氧气的化学能转变为电能。此外，燃料电池具有产物为水、很少排放或者几乎零排放温室气体(CO2，NOx，SOx等)。正是由于发电效率较高、产物清洁环保等特点，使得PEMFC的研究和开发吸引了越来越多人的关注。燃料电池催化剂的制备中，载体的加入不仅可以提高催化剂活性组分的分布，还能提高催化剂活性。催化剂的选择是一个决定PEMFC发展的重要因素。理想的PEMFC载体需要满足下述条件：(1)较高的导电性；(2)与催化剂活性组分能够稳固相连，不致脱落；(3)较高的比表面积；(4)具有一定的介孔结构，方便催化剂活性组分与反应气接触；(5)具备一定的排水性质，尽量避免大电流区域发生水淹；(6)具备优良的耐碳腐蚀性，能够保持催化剂长时间的功率稳定和使用寿命。现今商业化最成功的PEMFC催化剂为商业铂碳催化剂，其采用的碳材料是Vulcan XC-72(Cabot公司)，其特点是碳材料表面经过一定的石墨化处理，有比较良好的抗氧化能力，但是比表面积较小。PEMFC阴阳两极对于水管理的需求，以及Pt纳米颗粒的负载量有很大的区别，所以分别使用合适的碳材料作为载体是很有意义的事情。普通的碳载体在水管理方面存在天然的弊端，在电池大电流工作的情况下，容易出现水淹现象。碳纳米管作为一个管状结构，有更好的水处理优势，利用碳纳米管作为铂的载体是一项有前景的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纳米管载铂的电催化剂的制备方法，所需药品易得，合成方法简单易操作，通过前驱体铂盐可以制备得到大小相似、形状均一的铂纳米颗粒。再利用高锰酸钾氧化碳纳米管，制备得到含有表面氧化基团的载体。将铂纳米颗粒负载在碳纳米管上即可得到形貌均匀的催化剂。具体包括如下步骤：
步骤1反应制备铂纳米颗粒
(01)将一定质量的铂盐和还原剂溶于溶剂中。
步骤(01)中，铂盐为乙酰丙酮铂、氯铂酸中的一种，用量为50-100mg。
步骤(01)中，还原剂为1,2-十六烷二醇、1,2-十四烷二醇、1,2-十二烷二醇中的一种，用量为300-500mg。
步骤(01)中，溶剂为二苯醚、辛醚、十八烯、二氯苯中的一种，用量为10-50mL。
(02)加入一定量的油胺。
步骤(02)中，油胺称取量为0.1-1mL。
(03)随后加热至一定温度反应一段时间，分离得到铂纳米颗粒。
步骤(03)中，反应温度为100-300℃。
步骤(03)中，反应时间为1分钟-10小时。
步骤2制备氧化碳纳米管。
(05)取一定量的碳纳米管在管式炉中500℃煅烧，再用稀盐酸洗涤。
步骤(05)中，碳纳米管在管式炉煅烧的氛围气体为氢气、氮气、氧气或氩气中的一种或几种。
步骤(05)中，碳纳米管在管式炉中煅烧的时间为1-10小时。
(06)随后取一定量处理后的碳纳米管置于三口瓶中加入一定量的浓硫酸并搅拌。
步骤(06)中，浓硫酸的用量为10-50mL。
(07)然后加入一定量的硝酸钠和一定量的高锰酸钾,分离收集得到处理完成的氧化碳纳米管。
步骤(07)中，加入的硝酸钠用量为200-500mg。
步骤(07)中，加入的高锰酸钾用量为500-1000mg。
步骤3：负载
(10)取一定量的氧化碳纳米管分散在有机溶剂中，再向其中加入铂纳米颗粒。
步骤(10)中，有机溶剂为己烷、环己烷、氯仿中的一种。
(07)利用抽滤的方式提取样品，干燥后在管式炉中煅烧，即可得到样品。
步骤(07)中，管式炉煅烧的氛围气体为氢气、氮气、氧气或氩气中的一种或几种。该方法的实验条件精确可控，得到的纳米颗粒尺寸形貌完整粒径均一。本发明用于氧化碳纳米管负载铂纳米颗粒电催化剂的合成，是一种燃料电池阴极ORR反应电催化剂的制备方法。该方法合成方法简易，能做出形貌均一催化性能可观的电催化剂材料。本发明通过前驱体形貌的调控，以及碳载体的氧化处理，得到铂纳米颗粒均匀的负载。用氧化碳纳米管作为碳载体，可以有效地改善催化剂大电流工作下的水管理问题。
附图说明
图1为本发明实施例1所得Pt纳米颗粒的透射电子显微照片；
图2为本发明实施例1所得高锰酸钾1:1氧化得到碳纳米管载铂的透射电子显微照片；
图3为本发明实施例1所得利用三电极体系在0.1MHClO4电解液中氧还原反应测试曲线；
图4为本发明实施例1所得氢氧燃料电池测试的极化曲线和功率密度曲线；
图5为本发明实施例1所得氢氧燃料电池测试的阻抗曲线；
图6为本发明实施例2所得高锰酸钾1:2氧化得到碳纳米管载铂的透射电子显微照片；
图7为本发明实施例2所得利用三电极体系在0.1MHClO4电解液中氧还原反应测试曲线；
图8为本发明实施例2所得氢氧燃料电池测试的极化曲线和功率密度曲线；
图9为本发明实施例2所得氢氧燃料电池测试的阻抗曲线；
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(01)取94mg乙酰丙酮铂和388mg1,2-十六烷二醇于50mL三口瓶中，并加入20mL二苯醚。
(02)将三口瓶放置于加热套上，在N2环境下加热至110℃，停留2分钟，注射0.34mL油胺溶液。
(03)随后将反应温度升高至175℃，并保持60分钟。
(04)反应结束后搅拌冷却至室温，用乙醇离心出铂纳米颗粒，并用30mL环己烷收集。
(05)将1g碳纳米管置于磁舟内，于空气气氛下，用500℃煅烧1小时，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后用10％的稀盐酸洗涤，并用超纯水抽滤收集，在烘箱中放置12小时干燥。
(06)称取1g预处理过的碳纳米管放置于250mL圆底烧瓶中，加入23mL浓硫酸，搅拌12小时。
(07)将烧瓶油浴加热至40℃，并加入200mg硝酸钠，搅拌至其溶解5分钟后加入1g高锰酸钾。溶液继续搅拌30分钟，为了实验安全起见，反应需保持在45℃以下，高锰酸钾添加速度不宜太快。
(08)反应结束后向烧瓶中加入3mL水，5分钟后再加入3mL水，5分钟后再加入40mL水。15分钟后，将烧瓶取出，加入140mL水和10mL30％过氧化氢。置于室温下搅拌5分钟。
(09)利用超纯水反复离心，并用盐酸溶液洗涤，用超纯水抽滤。最终的产物分散于10mL超纯水中，冻干12小时得到产物。
(10)用50mL环己烷分散称取处理好的45mg氧化碳纳米管，再向该溶液中逐滴加入先前制备的铂纳米颗粒。
(11)将负载完成后的溶液用乙醇抽滤，烘干，研磨并放置于磁舟中。
(12)将磁舟置于管式炉中，以5℃/分钟的升温速率在5％氢氩混合气氛下加热至200℃并持续2小时，即可得到样品，放入样品瓶中保存。
如图1所示，实施例1所得铂纳米颗粒透射电子显微镜图，平均粒径在3nm左右
如图2所示，实施例1所得的铂碳纳米管电催化剂的透射电子显微镜，负载均匀。
如图3所示，对实施例1所得电催化剂进行线性扫描伏安测试，在旋转圆盘电极上滴涂10mL，转速为1600rpm，扫描速率为10mV/s。
如图4所示，对实施例1所得电催化剂进行燃料电池测试，得到极化曲线和功率密度曲线。
如图5所示，对实施例1所得电催化剂进行燃料电池测试，绘制阻抗图。。
实施例2
(01)取94mg乙酰丙酮铂和388mg1,2-十六烷二醇于50mL三口瓶中，并加入20mL二苯醚。
(02)将三口瓶放置于加热套上，在N2环境下加热至110℃，停留2分钟，注射0.34mL油胺溶液。
(03)随后将反应温度升高至175℃，并保持60分钟。
(04)反应结束后搅拌冷却至室温，用乙醇离心出铂纳米颗粒，并用30mL环己烷收集。
(05)将1g碳纳米管置于磁舟内，于空气气氛下，用500℃煅烧1小时，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后用10％的稀盐酸洗涤，并用超纯水抽滤收集，在烘箱中放置12小时干燥。
(06)称取1g预处理过的碳纳米管放置于250mL圆底烧瓶中，加入23mL浓硫酸，搅拌12小时。
(07)将烧瓶油浴加热至40℃，并加入200mg硝酸钠，搅拌至其溶解5分钟后加入500mg高锰酸钾。溶液继续搅拌30分钟，为了实验安全起见，反应需保持在45℃以下，高锰酸钾添加速度不宜太快。
(08)反应结束后向烧瓶中加入3mL水，5分钟后再加入3mL水，5分钟后再加入40mL水。15分钟后，将烧瓶取出，加入140mL水和10mL30％过氧化氢。置于室温下搅拌5分钟。
(09)利用超纯水反复离心，并用盐酸溶液洗涤，用超纯水抽滤。最终的产物分散于10mL超纯水中，冻干12小时得到产物。
(10)称取处理好的氧化碳纳米管45mg利用50mL环己烷收集，再向该溶液中逐滴加入先前制备的铂纳米颗粒。
(11)将负载完成后的溶液用乙醇抽滤，烘干，研磨并放置于磁舟中。
(12)将磁舟置于管式炉中，以5℃/分钟的升温速率在5％氢氩混合气氛下加热至200℃并持续2小时，即可得到样品，放入样品瓶中保存。
如图6所示，实施例2所得的铂碳纳米管电催化剂的透射电子显微镜，负载不太均匀。
如图7所示，对实施例2所得电催化剂进行线性扫描伏安测试，在旋转圆盘电极上滴涂10mL，转速为1600rpm，扫描速率为10mV/s。
如图8所示，对实施例2所得电催化剂进行燃料电池测试，得到极化曲线和功率密度曲线。
如图9所示，对实施例2所得电催化剂进行燃料电池测试，绘制阻抗图。
Claims (10)
1.一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(01)将一定质量的铂盐和还原剂溶于溶剂中，并加入一定量的油胺；随后加热至一定温度反应一段时间，分离得到铂纳米颗粒；
步骤(02)取一定量的碳纳米管在管式炉中500℃煅烧，再用稀盐酸洗涤；随后取一定量处理后的碳纳米管置于三口瓶中加入一定量的浓硫酸并搅拌；然后加入一定量的硝酸钠和一定量的高锰酸钾；反应一段时间后加入水和过氧化氢；分离收集得到处理完成的氧化碳纳米管；
步骤(03)取一定量的氧化碳纳米管分散在有机溶剂中，再向其中加入铂纳米颗粒，利用抽滤的方式提取样品，干燥后在管式炉中煅烧，即可得到样品。
2.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中铂盐选自为乙酰丙酮铂、氯铂酸。
3.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中还原剂选自1,2-十六烷二醇、1,2-十四烷二醇、1,2-十二烷二醇。
4.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中溶剂选自二苯醚、辛醚、十八烯、二氯苯。
5.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中反应温度选自100～300℃，反应时间选自1分钟至10小时。
6.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(01)中加入油胺的用量选自0.1-1mL。
7.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(02)中加入的硝酸钠用量选自200-500mg。
8.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(02)中高锰酸钾用量选自500-1000mg。
9.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(03)中溶剂选自己烷、环己烷、氯仿。
10.根据权利要求1所述的一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(03)中管式炉煅烧的氛围气体选自氢气、氮气、氧气或氩气中的一种或几种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111148630.XA CN113871645A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111148630.XA CN113871645A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113871645A true CN113871645A (zh) | 2021-12-31 |
Family
ID=78992336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111148630.XA Pending CN113871645A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113871645A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115647382A (zh) * | 2022-12-24 | 2023-01-31 | 江苏集萃分子工程研究院有限公司 | 一种铂纳米棒的制备方法及其在燃料电池催化剂中的应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101219378A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-16 | 华南师范大学 | 一种直接甲醇燃料电池电催化剂的制备方法 |
| CN102059126A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 现代自动车株式会社 | PtCo纳米立方体催化剂的制备方法 |
| CN102784641A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-21 | 重庆大学 | 一种高活性钯铂核壳结构催化剂的制备方法 |
| CN104852060A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-19 | 北京化工大学 | 一种以聚苯并咪唑为氮源的非铂燃料电池催化剂的制备方法 |
| CN104979568A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-10-14 | 北京化工大学 | 一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法 |
| CN108275676A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-13 | 程桂平 | 一种制备氮掺杂石墨烯的方法 |
| CN108565478A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-09-21 | 华南理工大学 | 一种氨基碳纳米管负载钴酸镍复合电催化材料及制备与应用 |
| CN110265680A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-20 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种高性能含过渡金属的催化剂、制备方法及其应用 |
-
2021
- 2021-09-29 CN CN202111148630.XA patent/CN113871645A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101219378A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-16 | 华南师范大学 | 一种直接甲醇燃料电池电催化剂的制备方法 |
| CN102059126A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 现代自动车株式会社 | PtCo纳米立方体催化剂的制备方法 |
| CN102784641A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-11-21 | 重庆大学 | 一种高活性钯铂核壳结构催化剂的制备方法 |
| CN104852060A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-19 | 北京化工大学 | 一种以聚苯并咪唑为氮源的非铂燃料电池催化剂的制备方法 |
| CN104979568A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-10-14 | 北京化工大学 | 一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法 |
| CN108565478A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-09-21 | 华南理工大学 | 一种氨基碳纳米管负载钴酸镍复合电催化材料及制备与应用 |
| CN108275676A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-13 | 程桂平 | 一种制备氮掺杂石墨烯的方法 |
| CN110265680A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-20 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种高性能含过渡金属的催化剂、制备方法及其应用 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115647382A (zh) * | 2022-12-24 | 2023-01-31 | 江苏集萃分子工程研究院有限公司 | 一种铂纳米棒的制备方法及其在燃料电池催化剂中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yan et al. | An efficient Bi-functional electrocatalyst based on strongly coupled CoFe2O4/carbon nanotubes hybrid for oxygen reduction and oxygen evolution | |
| CN106602092B (zh) | 一种单壁碳纳米管空心球氧还原催化剂的制备方法及应用 | |
| CN103427094B (zh) | 钙钛矿型结构的氧化物及其制备方法和用途 | |
| CN107029772A (zh) | 一种非贵金属催化剂及其制备方法 | |
| CN101740785A (zh) | 一种钯/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法 | |
| CN108123126A (zh) | 一种高容量锂离子电池二氧化锡/掺氮石墨烯复合负极材料的制备方法 | |
| CN102324531A (zh) | 一种碳载CoN燃料电池催化剂及其制备方法和应用 | |
| Tamašauskaitė-Tamašiūnaitė et al. | Graphene supported platinum–cobalt nanocomposites as electrocatalysts for borohydride oxidation | |
| CN112838225A (zh) | 一种燃料电池催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101976737B (zh) | 负载型Pt-Fe金属间化合物纳米颗粒催化剂的制备 | |
| CN106571474A (zh) | 铂镍合金纳米团簇的制备方法及采用其的燃料电池 | |
| CN101728545A (zh) | 一种直接甲醇燃料电池阳极纳米合金催化剂及其制备方法 | |
| CN112142037A (zh) | 一种钴、氮掺杂碳纳米管及其制备方法和应用 | |
| CN113571713A (zh) | 一种PtZn负载氮掺杂碳催化剂及其制备方法，以及氢氧燃料电池 | |
| CN111244480B (zh) | 一种碳载钯基合金燃料电池膜电极及其制备方法 | |
| CN113036160A (zh) | 一种纳米纤维素衍生碳载钴电催化剂的制备方法 | |
| CN109546166B (zh) | 一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂及其制备方法 | |
| CN103401000B (zh) | 质子交换膜燃料电池用催化剂、其制备方法及质子交换膜燃料电池 | |
| CN101694880A (zh) | 一种燃料电池电极催化剂 | |
| CN110993966A (zh) | 一种燃料电池电催化剂及其制备方法 | |
| CN112968184B (zh) | 一种三明治结构的电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114759199A (zh) | 一种ZIF-8衍生羧酸盐辅助制备Fe/N共掺杂碳纳米管的方法及其应用 | |
| CN109873174B (zh) | 一种低温燃料电池用三维载体担载铂钯钴合金结构催化剂的制备方法 | |
| Wang et al. | A Highly Active Bifunctional Catalyst of Mn–Co–Fe–N/S@ CNT for Rechargeable Zinc-Air Batteries | |
| CN113871645A (zh) | 一种负载均匀的碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 |
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: 20211231 |