[发明专利]一种高性能氮掺杂多孔碳负载PtNi合金颗粒甲醇燃料电池催化剂的制备方法

摘要

本发明为一种高性能氮掺杂多孔碳负载PtNi合金颗粒甲醇燃料电池催化剂的制备方法。该方法利用废弃的烟蒂滤芯作为碳源以及氮源，一步生成氮掺杂的多孔碳材料；将非贵金属Ni与贵金属Pt形成合金颗粒负载在氮掺杂多孔碳材料上形成催化剂。本发明提供一种简单的氮掺杂多孔碳负载PtNi二元合金（PtNi/N‑HPC）催化剂的制备方法，改善单一Pt基催化剂的CO中毒缺点。

主权项

1.一种高性能氮掺杂多孔碳负载PtNi合金颗粒甲醇燃料电池催化剂的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：步骤一:将废弃烟蒂放入香料粉碎机，制成蓬松状的滤芯，滤芯振实密度为0.01‑0.02 g/cm3；步骤二:向不锈钢反应釜中加入上步得到的滤芯和水，密闭后以1~5℃/min速率下升温至250℃‑300℃，保温1‑2 h；然后以1~5℃/min冷却至室温；然后在110~115℃干燥，得到碳质物质；其中，滤芯和去离子水的质量比为1‑5:10；步骤三:将上步所得碳质物质和KOH混合后研磨，然后放入氧化铝瓷舟，在氮气保护下以1~3℃/min加热至600~800℃，保温0.5~2 h，然后在氮气保护下冷却，得到碳材料；其中，质量比为KOH：碳质物质=2‑4:1；步骤四:所获得的碳材料浸没在HCl溶液中，搅拌1~3 h，然后然后用去离子水清洗直至PH为中性；将获得的产品在烘箱内110~115℃下烘干，得到碳材料；其中，盐酸的浓度为1‑2 mol L‑1；步骤五:将上步制得的碳材料加入到到乙醇中超声分散5~10 min，再加入六水氯铂酸和六水合二氯化镍，继续超声分散10‑15 min后，在室温下晾干；将晾干的材料置入瓷舟中，在混合气体氛围下、140~160℃下还原1~3 h，得到高性能氮掺杂多孔碳负载PtNi合金颗粒甲醇燃料电池催化剂；其中，每5 mL 乙醇加入4‑16 mg碳材料、5.31 mg 的六水氯铂酸和6.86 mg的六水合二氯化镍；混合气体组成为体积百分含量为4%的氢气和96%的氮气。