一种燃料电池用担载型催化剂及其应用

摘要

本发明涉及燃料电池催化剂，具体地说是一种新型非贵金属催化剂在燃料电池中的应用；所述催化剂的组分为间苯二酚，甲醛，生物含氮大分子化合物为原料。间苯二酚与甲醛摩尔比为1:5～5:1，生物含氮大分子化合物为原料和间苯二酚的质量比为30:1～1:30。有机凝胶经过500～1200℃惰性气体环境中碳化制得炭凝胶载体,后浸渍钴胺素溶液，再经500～1200℃氮化气氛环境中热解制得高活性的非铂催化剂。本发明作为一种非金属催化剂用作燃料电池阴极催化剂时，表现出良好氧还原活性和电化学稳定性。

主权项

一种燃料电池用担载型催化剂，所述催化剂以间苯二酚、甲醛、生物含氮大分子化合物为原料，所述生物含氮大分子化合物为钴胺素、叶绿素、血红素中的一种或二种以上，采用如下过程制备而成：(1)将间苯二酚和溶剂A按0.1～10ml溶剂/1g间苯二酚的比例混合配制溶液B；(2)向溶液B中加入质量浓度为20～40％的甲醛溶液，间苯二酚和甲醛的摩尔比为1:1～4:1，在20～100℃环境中持续搅拌直至反应形成溶胶凝胶前驱体；(3)在步骤(2)所得到的溶胶凝胶前驱体中，在20～70℃的条件下，用0.5～2M氨水或者0.5～2M草酸逐滴滴加至液态前驱体固化为固体凝胶，得到凝胶C；(4)将凝胶C干燥老化处理3～12天，取出后粉碎研磨，得到固体粉末D；(5)将固体粉末D于600～1200℃惰性气氛处理1～10小时，惰性气氛气体吹扫至室温即得到碳凝胶载体；(6)将生物含氮大分子化合物和溶剂A按0.1～100ml溶剂/1g生物含氮大分子化合物的比例混合配制溶液E，惰性气氛保护搅拌0.5～4小时；(7)将在步骤(5)里得到的碳凝胶载体，按0.1～10g载体/1g生物含氮大分子化合物的量加入到步骤(6)所形成的溶液中，惰性气氛保护搅拌0.5～4小时，后置于80℃～100℃水浴或油浴中加热搅拌蒸干溶剂，得到固体粉末F；(8)将步骤(7)中得到的固体粉末F于500～1200℃氮化气氛处理1～10小时，惰性气氛气体吹扫至室温即得到所需的担载型催化剂。