[发明专利]一种改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法

说明书

本发明适用于化学工业技术领域，提供了一种改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法，包括以下步骤：S1、Fe‑N@ZnO(前驱体1)的合成；S2、N，P‑DC(前驱体2)的合成；S3、混合热解。该改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法，利用两种前驱体材料在不同煅烧温度时释放不同气体的原理，制备新型催化剂材料，这种催化剂材料相比于传统商业化的20％Pt/C材料及其它催化剂可以同时具备多个催化活性位点，从而解决了现有技术中通过高温石墨化热处理方法仅得到单一催化活性位点的问题，产品制造成本低廉，且具有较高氧还原催化活性与稳定性，具有替代价格昂贵的铂碳催化剂的作用。

技术领域

本发明属于化学工业技术领域，尤其涉及一种改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法。

背景技术

燃料电池作为一种洁净能源技术，具有能量转换效率高、环境友好、启动快速等重要优点，是一种理想的新能源汽车动力电源。但由于大的过电势及动力学过程缓慢等缺点，燃料电池中阴极上需负载大量的催化剂才能加速氧还原反应的进行。

在化学反应里能改变反应物化学反应速率(提高或降低)而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(固体催化剂也叫触媒)，催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂；按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂，催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位。

到目前为止，贵金属铂(Pt)和铂基催化剂是目前最理想的氧还原催化剂，但由于Pt资源的稀缺(地壳中为37ppb)，价格昂贵(占总设备费用的55％以上)，稳定性差以及甲醇耐受性差的性能严重地阻碍了其大规模应用。所以，开发出价格低廉且具有较高氧还原催化活性与稳定性的非铂催化剂来替代铂碳催化剂，被认为是降低该类燃料电池成本、最终实现其大规模商业化应用的可行途径。

因此，制备出一种价格低廉、性能优越、可以替代商业化铂碳的催化剂成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法，旨在解决制备一种价格低廉、性能优越、可以替代商业化铂碳的催化剂的问题。

本发明是这样实现的，一种改性双金属聚合物的氧还原材料制备方法，包括以下步骤：

S1、Fe-N@ZnO(前驱体1)的合成：

a、将N，N‘-羰基二咪唑(CDI)溶于一份乙醇中，Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于另一份乙醇中，并将两种溶液混合；

b、室温下，上述配制的溶液快速搅拌再加入Fe(NO)₃·9H₂O，快速混合后进行搅拌，将混合物在离心机上离心，获得沉淀物；

c、所得沉淀物洗涤后，在真空中干燥，得到棕红色Fe-N@ZnO粉末作为前驱体1备用；

S2、N，P-DC(前驱体2)的合成：

a、将双氰胺、聚乙二醇及植酸加入蒸馏水中并加热搅拌，反应结束后，进行冷却；

b、发现白色针状结晶出现后，将所得均匀溶液离心之后得到白色固体沉淀，分别用水和乙醇洗涤三遍得到最终的离心产物，干燥后得到N，P-DC作为前驱体2备用；

S3、混合热解：将前驱体1和前驱体2物理混合，然后将前驱体混合物在N₂气氛下热解后获得成品。

优选的，所述S1中的a中，N，N‘-羰基二咪唑(CDI)的用量为40mmol，溶于100mL的乙醇中，Zn(NO₃)₂·6H₂O的用量为10mmol，溶于50mL的乙醇中。