[发明专利]一种提高催化剂稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学稳定性较好的聚合物/SWCNTs/Pt复合材料的制备方法，是一种通过燃烧处理将聚合物/SWCNTs载体进行修饰并其上面负载Pt纳米颗粒，最后对其进行电化学稳定性方面的研究，是属于燃料电池催化剂领域。

背景技术

单壁碳纳米管具备优良的电学性能和力学性能,是复合材料理想的添加相，碳纳米管/聚合物/Pt功能复合材料同时具有碳纳米管超强的力学性能、高的导电、导热性能、大的比表面积和良好的吸附性能等特性和聚合物的易加工成型、功能性等独特性能.用碳纳米管与聚合物骨架复合而制备的材料加工成型非常适合于制作各种运动器材、复合材料的低密度对航空工业具有很大的吸引力，总之,高性能碳纳米管/聚合物/Pt复合材料的研究已经成为碳纳米管诸多应用中较为重要的应用研究方向,具有重要的基础理论研究意义和广泛的应用前景.

燃料电池因其能量转化率高、污染低、燃料来源广等优点，已成为新能源研究的热点，然而，电催化剂活性较低和价格高昂一直是燃料电池大规模商业化应用的主要障碍，提高催化剂活性和利用率、降低其用量是目前燃料电池电催化剂研究的重点，但是，燃料电池电催化剂除应具有很高的催化活性外，还应具有很好的稳定性。这是因为电极性能的降低是燃料电池整体性能衰减的主要原因之一.

研究表明，催化剂载体的氧化腐蚀是导致燃料电池电极性能下降的主要因素。为了改善催化剂载体的这一缺点，本发明利用了燃烧修饰方法对载体表面进行预处理，成功实现了铂金属纳米颗粒在这些功能化聚合物/SWCNTs复合材料表面的均匀分布并采用了电化学表面积表征电极性能，研究了燃烧修饰前后的载体对电极电化学稳定性的影响。

发明内容

载体未燃烧条件下聚合物/SWCNTs/Pt电极的电化学表面积下降较快，表明电极性能衰减严重；而载体燃烧条件下电极电化学表面积相当不变，显示出很好的电化学稳定性，燃烧处理导致聚合物中部分环的断裂并其是电极性能是否衰减的主要原因之一。载体燃烧条件有利于延长聚合物/SWCNTs/Pt电极的寿命，本发明结果部分重点讨论燃烧处理载体/Pt复合材料(附图均说复合物)。

发明目的

本发明的目的之一是提供一种聚合物/SWCNTs载体的制备方法，虽然这方面的研究较多，但是通过载体的修饰条件下，得到稳定性较好的复合材料方面的研究鲜有报道，所以此研究有着潜在的应用前景.

本发明的目的之二是提供一种燃烧处理前后的聚合物/SWCNTs载体并对其进行比较.

本发明的目的之三是提供一种应用于燃料电池催化剂领域的具有较好电化学稳定性的复合材料。

附图说明

图1：聚合物/SWCNTs（左）和复合物（右）的透射电子显微镜图；

图2（a）：聚合物/SWCNTs和复合物在100～3500cm^-1的拉曼光谱图；

图2（b）：聚合物/SWCNTs和复合物的拉曼光谱在1435～1620cm^-1之间的信号放大图；

图3（a）：聚合物，纯SWCNTs，聚合物/SWCNTs的TGA曲线；

图3（b）：复合物在空气中的TGA曲线；

图4：复合物在1.0MH₂SO₄的CV曲线(扫描速率为50mV/s)。

具体实施方式

实施例

下面将结合附图对本发明作详细说明：

（1）聚[2-氨基嘧啶-9，9-二辛基芴]的合成

在100mL聚合瓶中在电磁搅拌下依次加入2-氨基-4,6-二碘嘧啶(144.3104mg，0.4160mmoL)，2，7-双(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷-2-基)-9，9-二辛基芴(267.30912mg，0.4160mmoL)，碳酸铯Cs₂CO₃(1.04mmoL，338.0mg)，再加10.4mLDME和5.2mL去离子水,电磁搅拌下通入氩气15min,加钯催化剂Pd(PPh₃)₄(23.92mg,0.0208mmoL)，将反应体系在56-58℃回流48h，产物依次用甲醇、蒸馏水各洗涤1次，氯仿-甲醇重结晶3次后，真空干燥24h，得114mg淡黄色粉末，收率为57%.

（2）未燃烧复合载体的制备