一种掺杂金属的聚苯胺与聚吡咯复合物碳化电催化剂及其制备方法

摘要

一种掺杂金属的聚苯胺与聚吡咯复合物炭化点电催化剂及其制备方法，是在苯胺与吡咯单体聚合形成复合聚合物的过程中，掺杂入金属盐，然后在一定的温度下进行炭化处理，得到掺杂金属的聚苯胺与聚吡咯复合物的炭化产物；用硫酸将该炭化产物处理后，在高温下进行第二次热处理，即得到金属掺杂的聚苯胺与聚吡咯复合物催化剂；将该掺杂了金属的复合催化剂加入无水乙醇和Nafion溶液，超声分散后形成糊状物后粘贴于玻碳电极表面制成相应的掺杂金属的复合物电催化剂电极。本发明对氧还原反应表现出强烈的电催化活性，其无论在酸性或是碱性电解质溶液中的起始电位高，电流密度大，制备方法简单，成本低，原料来源广，在燃料电池中有着广泛的应用。

主权项

一种掺杂金属的聚苯胺和聚吡咯复合物炭化电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：（1）将360μL吡咯单体溶于30mL二次水中，形成吡咯单体的溶液记为溶液A;（2）将0～2.76g的FeCl₃•6H₂O固体、或0～2.76g的Co(NO₃)₂•6H₂O固体、或0～2.76g的 FeCl₃•6H₂O+Co(NO₃)₂•6H₂O的混合固体溶于10mL二次水中，再加入1.14g过硫酸铵，搅拌均匀，形成的溶液记为溶液B；（3）将上述溶液A和溶液B迅速混合，充分搅拌后，在6℃环境中反应24小时，反应完成后再加入360μL苯胺单体以及1.14g过硫酸铵固体，在20℃环境中反应24小时，形成糊状物；（4）将上述糊状物在旋转蒸发仪蒸发完全，然后真空干燥24小时，得到催化剂的前驱体；（5）将干燥得到的催化剂前驱体放入管式炉中，先通半小时的N₂使管式炉中充满N₂，之后温度从室温升至350℃，恒温2小时，然后继续升温至700℃，恒温2小时，其升温速率为2℃/min，然后停止加热，自然冷却至室温停止通N₂，即得到掺杂金属的聚苯胺和聚吡咯复合物的炭化产物；（6）将得到的掺杂金属的聚苯胺和聚吡咯复合物炭化产物与0.5mol•L^‑1H₂SO₄溶液混合，混合物于80℃水浴中保温8小时，所用硫酸质量为掺杂金属的聚苯胺和聚吡咯复合物炭化产物质量的10倍，洗至中性后真空干燥24小时后进行二次热处理，加热速率为4℃•min^‑1,温度从室温升至900℃，即得到掺杂金属的聚苯胺和聚吡咯复合物直接炭化的电催化剂。