用于燃料电池阴极的高石墨化度炭基催化剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种用于燃料电池阴极的高石墨化度炭基催化剂的制备方法，其以沥青为炭前驱体，在前驱体高温加热熔融后，浸入模板剂；搅拌均匀后，向其中加入含氮前驱体，同时添加金属盐；然后经干燥、高温处理及二次氮化；随后在酸性溶液中洗涤，除去模板；最后经过滤、洗涤和干燥最终得到高石墨化度的氮掺杂炭基催化剂材料；该催化剂具有高石墨化度、高比表面积和有序孔结构。其用作质子交换膜燃料电池阴极催化剂时，表现出良好的氧还原活性，并且该催化剂环境友好、成本低、微观可控、资源丰富，有希望成为质子交换膜燃料电池的电催化剂。

主权项

用于燃料电池阴极的高石墨化度炭基催化剂的制备方法，其以沥青为炭前驱体，在前驱体高温加热熔融后，浸入模板剂；搅拌均匀后，向其中加入含氮前驱体，同时添加金属盐；然后经干燥、高温处理后在酸性溶液中洗涤，除去模板，经过滤、洗涤和干燥及二次氮化最终得到高石墨化度的氮掺杂炭基催化剂材料；其制备过程为：1)将沥青加热至软化温度40‑400℃，使其形成熔融前驱体A；2)将模板加入到A中，并持续搅拌，使之混合均匀，得到混合物B；其中硬模板与沥青的质量比为10：1‑1：10；3)向混合物B中添加含氮前驱物，持续搅拌至少1h，混合均匀，得到混合物C；其中含氮前驱物与沥青质量比为1：10‑1：1000；4)向C中加入金属盐溶液，继续搅拌，得到混合物D，其中金属盐与沥青的摩尔比为1:10‑1:100；5)将混合物D于500～1800℃氮化气氛保护条件下高温处理1～6小时，得到固体粉末E；6)将固体粉末E在0.5～5M的酸溶液中浸泡24～50小时，清洗、干燥、球磨,得到固体粉末F；7)将固体粉末F于500℃～1800℃氮化气氛保护条件下高温再处理1～6小时，即得炭基催化剂H。