[发明专利]载体、燃料电池用电极、膜电极组件以及包含该组件的燃料电池

权利要求书

1.一种高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

包含具有高结晶性石墨化层的碳粒子，

所述高结晶性石墨化层包含在其表面键合的官能团，

所述官能团包含由下述化学式1表示的化合物，

化学式1：

-Ar-(R)n

在所述化学式1中，所述Ar为亚烷基或者亚芳基，

所述R分别独立地为氢原子，或者包含选自氮、硫以及它们的混合中的任意一种杂原子的取代基，

所述n为1至20的整数。

2.根据权利要求1所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

所述官能团在所述高结晶性石墨的表面上的表面覆盖率(surface coverage)为0.5×10^-10至1.0×10^-8mol/cm²。

3.根据权利要求1所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

所述官能团的掺杂浓度(doping level)为0.7至15.0at％，N/C或者S/C比率为0.005至0.500。

4.根据权利要求1所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

所述化学式1包含由下述化学式2表示的芳烃，

化学式2：

在所述化学式2中，所述R₁至R₅分别独立地为氢原子，或者包含选自氮、硫以及它们的混合中的任意一种杂原子的取代基。

5.根据权利要求4所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

所述R₁至R₅中的至少一个包含选自CN、SH以及NH₂中的任意一种取代基。

6.根据权利要求1所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

所述高结晶性石墨化碳载体的通过利用514nm波长激光的拉曼光谱分析法来获得的在1335cm^-1至1365cm^-1下的D带的最大峰面积与在1570cm^-1至1600cm^-1下的G带的最大峰面积之比为0.1至1.2。

7.根据权利要求1所述的高结晶性石墨化碳载体，其特征在于，

在所述高结晶性石墨化碳载体的X线衍射光谱中，相对于(002)面的峰出现在布拉格(Bragg)2θ角为26°±0.5°处，相对于所述(002)面的峰的半峰全宽(FWHM)为0.1°至0.8°。

8.一种高结晶性石墨化碳载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于碳粒子施加分阶段热处理过程，以形成高结晶性石墨化层；以及

使所述高结晶性石墨化层与官能团被取代的重氮盐进行偶合反应，以将有机官能团引入到所述高结晶性石墨化层。

9.根据权利要求8所述的高结晶性石墨化碳载体的制备方法，其特征在于，

所述分阶段热处理过程包括以下步骤：

第一步骤，使碳粒子以3至10℃/分钟的速度升温至900至1000℃，并保持5至30分钟；

第二步骤，从所述900至1000℃以2至5℃/分钟的速度升温至1800至1900℃，并保持5至30分钟；以及

第三步骤，从所述1800至1900℃以1至3℃/分钟的速度升温至2000至3000℃，并保持10分钟至2小时。

10.根据权利要求8所述的高结晶性石墨化碳载体的制备方法，其特征在于，

所述官能团被取代的重氮盐包含由下述化学式3表示的化合物，

化学式3：

在所述化学式3中，所述R₁至R₅分别独立地为氢原子，或者包含选自氮、硫以及它们的混合中的任意一种杂原子的取代基，所述X为卤素阴离子。