專利名稱:氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑及其制備方法和應用該催化劑的乙醇燃料電池的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種高含氮量中空碳球負載的鈀基催化劑及其制備方法,本發明還涉及該催化劑在低溫直接乙醇燃料電池陽極中的應用,屬于燃料電池材料科學技術領域。
背景技術:
乙醇是鏈醇分子中結構最簡單的有機分子,能夠從農作物中發酵大量生產,也可 從其它生物質源中獲得,是來源廣泛的可再生能源。最重要的是相對甲醇,乙醇的毒性較低。因此,直接乙醇燃料電池的實際應用十分廣泛,能實現很高的經濟價值。作為直接乙醇燃料電池的重要組成部分,催化劑的價格決定了其應用前景。目前研究最多的直接乙醇燃料電池催化劑仍是鉬基催化劑。但是,由于鉬價格昂貴、資源稀少,嚴重阻礙了直接乙醇燃料電池的實用化。眾所周知,催化劑載體的結構和性質,如表面的官能團、石墨化結構、活性位點等對催化劑的活性和穩定性具有很大的影響。由于碳材料具有成本低、價格適中、化學性質穩定、能在較高的電位窗口下工作等優點,是催化劑載體的首選材料。傳統的碳載體-活性炭,活性位點較少,不利于金屬在其表面沉積、分散以及相互作用。而氮摻雜碳材料具有高電導率、高比表面積、高吸附性、高穩定性等優點,有利于金屬的固定,可以使催化劑納米粒子均勻地負載于材料表面,并且避免催化劑納米粒子在使用過程中的團聚和遷移,從而提高催化劑的催化活性和穩定性、降低貴金屬鉬的用量。Kim等人采用氣相沉積的方法制備了氮摻雜碳納米管(ChemicalPhysicsLetters, 2005, 413:300),其性能很多方面都比傳統的碳載體表現優異。Liu等人制備了含氮量 8. 7% 的碳納米管(Journal of Nanoparticle Research, 2012,14:1016),表現出了耐熱和耐腐蝕的優異性能。但是目前制備方法大多采用化學氣相沉積法,反應條件苛亥IJ,需要高溫高壓或腐蝕性氣體(氨氣),并且產量低,氮摻雜的量不易控制,工業化生產技術還不成熟,制備成本非常高,其在電池中的應用也處于研究階段,離實際應用還有一段較長的距離。重慶大學魏子棟等人采用雙溫區法制備氮摻雜碳納米管(專利申請號201110251507),先將固體碳源和氮源前驅體置于低溫區加熱升華,然后通過載氣將升華的前驅體帶入高溫區進行碳納米管的沉積,具有高效的氧還原催化性能,具有媲美和替代碳載鉬催化劑的潛力。但是這種方法熱解時間較長,需要兩步加熱過程,過程復雜。因此,尋求制備周期短、價格便宜、步驟簡單的方法來制備具有高比表面積、高電導率的新型氮摻雜碳材料并負載非鉬催化劑,成為乙醇燃料電池領域亟待解決的技術問題之一 O
發明內容
本發明的目的是提供一種高含氮量中空碳球負載的鈀基催化劑及其制備方法,還提供了一種應用該催化劑的低溫直接乙醇燃料電池。本發明解決了現有技術存在的催化劑制備成本高,步驟復雜的問題,用一種簡單、溫和的方法合成乙醇燃料電池的催化劑,提高了鈀基納米粒子催化劑的催化活性和穩定性,大幅降低了催化劑的生產成本。本發明的一個方面,提供了一種氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑的制備方法,依次包括以下步驟將鄰苯二胺分散在溶劑中,在(T5°C低溫下攪拌,加入引發劑,反應12 24小時后抽濾,真空干燥,得到鄰苯二胺聚合物中空球;將鄰苯二胺聚合物在惰性氣體保護下,在35(T900°C的溫度下高溫熱解2飛小時,得到氮摻雜中空碳球;將所述氮摻雜中空碳球分散在水中,加入氯鈀酸溶液,超聲1(Γ30分鐘,加入還原齊U,超聲反應1(Γ30分鐘,反應完成后抽濾,真空干燥,得到氮摻雜中空碳球負載的鈀基納 米催化劑。根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,所述溶劑為水;所述引發劑為過硫酸銨;所述還原劑為硼氫化鈉。根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,所述氮摻雜中空碳球與所述氯鈕I酸的質量比為1:0. 3^4ο根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,所述氯鈀酸溶液的濃度為25mlT0. 2M。根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,在鄰苯二胺聚合物熱解過程中,通過控制熱解溫度、熱解時間、保護氣氛來控制氮摻雜中空碳球的石墨化程度、含氮量及氮摻雜形態。根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,在加入氯鈀酸溶液過程中,同時加入氯金酸、氯鉬酸、氯化鋁、氯化鈷或氯化鑰中任意一種或多種金屬的混合溶液,形成鈀基多元合金催化劑。根據本發明的一個具體但非限制性的實施方案,其中,除金屬鈀外的其它金屬的加入量占金屬總量的(Γ15質量%。本發明的另一個方面,提供了一種氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑,所述催化劑由上述方法制備得到,其中,中空碳球含氮量為 ο. Γ22. 4質量%。本發明的另一個方面,提供了一種乙醇燃料電池陽極極片,包括上述的氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑。本發明的另一個方面,提供了一種乙醇燃料電池,包括上述的乙醇燃料電池陽極極片。本發明的有益效果主要體現在本發明采用熱解聚鄰苯二胺中空球制備氮摻雜中空碳球并負載金屬鈀,由于鄰苯二胺本身具有平面分子結構,其聚合物熱解發生石墨化的溫度較低,工藝簡單,克服了現有技術存在的成本高,步驟復雜等問題。聚鄰苯二胺前驅體鄰苯二胺價格便宜,直接降低了催化劑的生產成本。本發明催化劑采用鈀金屬或其合金,沒有使用目前常用的貴金屬鉬,由于鈀金屬資源豐富,在自然界中的貯量約為鉬的50多倍,價格不足鉬價格的一半,本發明因此大幅降低了生產成本,有利于催化劑價格的降低,從而可以促進乙醇燃料電池的大規模生產和商業化應用。由于聚鄰苯二胺前驅體具有結構多樣化的優點,經過熱處理,鄰苯二胺聚合物發生了一系列的化學反應,產生了大量含氮的活性基團,如吡啶氮、吡咯氮和類石墨型氮等,能夠得到高含氮量的中空碳球。由于氮原子含有孤對電子,對碳材料的摻雜屬于η型摻雜,提高了碳材料的電子云密度,使其具有良好的電子傳導性。孤對電子的存在還使碳材料對金屬顆粒的吸附性增強,避免了金屬納米催化劑在使用過程中的團聚和遷移,從而提高催化劑的使用壽命。負載鈀基納米粒子后,納米粒子與氮摻雜碳球之間相互促進的協同作用使催化劑對乙醇氧化的電催化性能得到顯著改善,明顯優于同類碳載體一活性炭和氮摻 雜碳納米管負載的鈀納米催化劑以及商用碳載鉬催化劑。組裝成電池,可以顯著改善電池性能、提高其壽命。本發明在制備過程中不使用金屬催化劑,產物無需純化,非常適合于工業化生產。利用本發明方法制備的此負載型納米催化劑,成本低廉,性能優異,性質穩定,對乙醇氧化反應表現出很好的催化性能,是用于低溫直接乙醇燃料電池陽極的新型高性能催化劑。
圖I為聚鄰苯二胺熱解后的分子結構平面展開示意圖。圖2為氮摻雜碳中空球負載鈀納米催化劑的SEM圖。圖3為氮摻雜碳中空球負載鈀納米催化劑的TEM圖。圖4為不同載體負載的鈀催化劑和商用碳載鉬催化劑對乙醇的催化氧化效果曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。本發明用原位沉積法制備氮摻雜中空碳球負載鈀基納米催化劑,具體方法包括以下步驟( I)鄰苯二胺聚合物的合成以鄰苯二胺為聚合單體,分散于溶劑中,溶劑的量可以是l(T30mL。室溫下攪拌5 20分鐘,再置于(T5°C低溫水浴中攪拌2(Γ50分鐘,加入引發劑,引發劑與鄰苯二胺的比例按照化學計量確定,引發劑一般過量I. 5倍以上,引發劑濃度可以是2(Tl50mM。攪拌
O.5飛分鐘,停止攪拌于(T5°C的低溫下反應12 24小時。抽濾、用5°/Γ Ο%的氨水和二次蒸餾水洗滌產物數次,5(T80°C真空干燥后,得到單分散、高圓度、窄粒徑分布的亞微米中空球,粒徑分布在200 lOOOnm。所述溶劑通常使用水。當然也可以使用常見的有機溶劑,如苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜等,但這些有機溶劑價格昂貴,且都有毒性,使用前還需要處理。由于鄰苯二胺在有機溶劑中的溶解度較高,難以形成球狀產物;而鄰苯二胺作為有機物在水中溶解度較低,易于形成球狀膠束,聚合后可以保持其球形形狀,因此溶劑使用水為優選方案。
可以使用的引發劑種類很多,包括過氧化物、偶氮類引發劑及氧化還原引發劑等。優選使用過硫酸銨為引發劑。過硫酸銨是一種氧化還原引發劑,具有原料易得,價格便宜,純度較高,水溶性好,穩定性好,易于儲存,使用方便、安全等優點。(2)鄰苯二胺聚合物的熱處理將鄰苯二胺聚合物置于管式爐中,在惰性氣體如氮氣保護下,在35(T900°C的溫度下高溫熱解2飛小時,得到氮摻雜中空碳球。經元素分析,碳球含氮量為10. Γ22. 4%(按質量百分比計)。該氮摻雜中空碳球為亞微米中空球,粒徑均勻,球形完整且粒徑可控,球殼厚度在20 lOOnm,具有較大的比表面積。圖I為聚鄰苯二胺熱解后的分子結構平面展開圖。如圖I所示,鄰苯二胺聚合物經過熱處理,產生了大量含氮的活性基團,如吡啶氮、吡咯氮和石墨型氮等,因此摻雜形態以高吸附活性、高反應活性的吡咯氮、吡啶氮和石墨型氮的形式為主,其中石墨型氮的吸附·活性和反應活性最高。石墨化程度、含氮量及氮摻雜形態均可通過控制熱解條件,如熱解溫度、熱解時間、保護氣氛等來控制。溫度升高,則中空碳球的石墨化程度升高,電導率增加;氮摻雜的形態也發生改變,石墨型氮變多,而吡啶氮和吡咯氮含量下降。因此雖然溫度升高,碳球的含氮量降低,但其電化學活性反而增加。保護氣氛除通氮氣外還可以增加氨氣,增加額外的氮源可以提高氮摻雜比例并控制氮摻雜形態。(3)氮摻雜中空碳球負載鈀基納米催化劑的制備將氮摻雜中空碳球分散在水中超聲1(Γ30分鐘;加入氯鈀酸溶液,超聲1(Γ30分鐘,其中碳球與氯鈀酸的質量比可以是1:0. 3 4,氯鈀酸溶液的濃度可以是25mM O. 2M ;然后加入還原劑,超聲反應1(Γ30分鐘后結束,用二次水離心洗滌三次以上,最后在烘箱中6(T80°C干燥1(Γ24小時,得到氮摻雜中空碳球負載鈀基納米催化劑。在掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)下顯示,負載的金屬顆粒均勻,分散良好,直徑為10 20nm。催化劑中金屬的負載量為2(Γ40% (按質量百分比計),與當前商用鉬催化劑的負載量相當。所述還原劑可以使用硼氫化鈉、抗壞血酸、硫代硫酸鈉、甲醛、硫酸亞鐵銨等。還原劑將高價金屬離子還原為起催化作用的金屬顆粒。優選使用硼氫化鈉為還原劑,硼氫化鈉性能穩定,還原能力較強,還原速度較快,形成的金屬顆粒粒徑較小,一般小于20納米。還原劑與金屬離子的比例按照化學計量確定,還原劑一般過量2倍以上,還原劑濃度可在5mlT200mM 之間。在加入氯鈀酸溶液過程中,還可以同時加入氯金酸、氯鉬酸、氯化鋁、氯化鈷或氯化鑰等一種或多種金屬的混合溶液,形成鈀二元或多元合金催化劑。其它金屬的加入量可以占金屬總量的(Γ15% (按質量百分比計)。由于金屬鈀對乙醇具有很高的催化活性;乙醇氧化的中間產物如CO、甲醛等會對催化劑造成毒化作用,而金屬鈀的抗毒化能力顯著高于金屬鉬,是目前性能最好的直接乙醇燃料電池陽極催化劑之一。在金屬鈀中摻入其它金屬,可以改變鈀的金屬晶格,從而改變其對乙醇分子的吸附能力、提高其催化能力;同時降低其對中間產物的吸附性能,從而進一步提高催化劑的抗毒化能力。鈀基負載過程中用超聲取代傳統的機械攪拌、磁力攪拌等攪拌方法,是由于超聲波在介質中傳播時穿透能力強并產生空化沖擊力,能夠穿透細微的縫隙和小孔,故可使溶液充分浸潤氮摻雜中空碳球;超聲混合相對于傳統方法更加方便快速,通常可在十分鐘內完成;超聲混合更加均勻一致。用本發明制備的氮摻雜中空碳球負載鈀基催化劑同乙炔黑和聚偏氟乙烯按照70 90 :5 15 :5 15的比例涂在2cmX 2cm普通碳紙表面,放入烘箱中6(T80°C干燥4 8小時,作為電池陽極;陰極采用商用鉬催化劑,與Nafion 117膜、乙醇和硫酸電解液一起構成直接乙醇燃料電池。實驗證明,本發明制備的鈀基催化劑對乙醇的電催化氧化效果非常好。以上用料均可通過商業途徑購買得到。下面結合具體實施例對本發明進行進一步的闡述,但以下的實施例不應理解為對本發明保護范圍的具體限定。實施例I
氮摻雜中空碳球負載鈀催化劑的制備( I)鄰苯二胺聚合物的合成在50mL圓底燒瓶中加入O. 26g鄰苯二胺,分散在30mL 二次水中攪拌20分鐘,再置于5°C水浴中攪拌40分鐘,后加入過硫酸銨O. 50g,攪拌5分鐘,停止攪拌,將燒瓶置于5°C的冰箱中反應12小時。取出抽濾,用250mL質量分數為5%的氨水和二次蒸餾水洗至濾液澄清。取出濾出的固體真空干燥12小時,溫度為50°C。干燥得到的固體即為鄰苯二胺聚合物。(2)鄰苯二胺聚合物的熱處理將鄰苯二胺聚合物置于管式爐中,在氮氣保護下,850°C下高溫熱解4小時,得到氮摻雜中空碳球。經掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)測得粒徑約為400nm。(3)氮摻雜中空碳球負載鈀納米催化劑的制備取IOOmg氮摻雜中空碳球分散在20mL 二次水中超聲30分鐘,向上述溶液中加入25mM的氯鈀酸溶液25mL,混合超聲30分鐘,然后加入25mM的硼氫化鈉溶液50mL,混合超聲10分鐘,用二次水離心洗滌三次以上,最后在烘箱中60°C干燥24小時,得到氮摻雜中空碳球負載鈀納米催化劑。根據元素分析和等離子體電感耦合光譜分析,氮摻雜比例為10. 4%(質量)、金屬負載量為40% (質量)。圖2為該氮摻雜碳中空球負載鈀催化劑的SEM圖。從圖2可以看到,本發明制備的催化劑球粒徑均勻,呈亞微米中空球狀,球形完整,粒徑約為400nm,經氮吸脫附曲線測得該氮摻雜碳球的比表面積為492m2/g。圖3為該氮摻雜碳中空球負載鈀催化劑的TEM圖。從圖3可以看到,本發明制備的催化劑氮摻雜碳球上負載的金屬顆粒直徑在10 20nm,顆粒均勻,分散良好。實施例二和實施例三將實施例一第(I)步得到的鄰苯二胺聚合物,取同樣的兩份,分別置于管式爐中,在氮氣保護下,分別在350°C和550°C下高溫熱解4小時,得到粒徑為400nm (實施例二)和350nm (實施例三)的氮摻雜碳球。(粒徑由SEM和TEM測得)將實施例二和實施例三得到的氮摻雜中空碳球,按照實施例一第(3)步的方法和實驗條件進行制備,分別得到氮摻雜中空碳球負載鈀催化劑。根據元素分析和等離子體電感耦合光譜分析,以及氮吸脫附曲線測得
實施例二制備的鈀催化劑,氮摻雜比例為22. 4%(質量)、金屬負載量為40%(質量),比表面積49. 2m2/g ;實施例三制備的鈀催化劑,氮摻雜比例為16. 7%(質量)、金屬負載量為40%(質量),比表面積339. lm2/go從對比實施例一、二、三可以看出,熱解溫度對含氮量、石墨化程度、孔隙率等都有影響,熱解溫度越高,制得的氮摻雜碳球含氮量越低,而石墨化程度增加,碳球比表面積增力口。氮摻雜量高可以使合金顆粒分散更好,載體與合金間吸附作用更強,可避免催化劑在使用過程中金屬納米顆粒的遷移,從而提高催化劑的使用壽命。因此,可以通過控制熱解溫度,實現對氮摻雜量、碳球比表面積等碳球物理參數的控制。實施例四氮摻雜中空碳球負載鈀、鈷合金催化劑的制備
在50mL圓底燒瓶中加入O. 26g鄰苯二胺,分散在30mL 二次水中攪拌10分鐘,再置于5°C水浴中攪拌30分鐘,后加入過硫酸銨O. 50g,攪拌5分鐘,停止攪拌,將燒瓶置于5°C的冰箱中反應20小時。取出抽濾,用250mL質量分數為5%的氨水和二次蒸餾水洗至濾液澄清。取出濾出的固體真空干燥12小時,溫度為50°C。干燥得到的固體即為鄰苯二胺聚合物。將所得鄰苯二胺聚合物置于管式爐中,在氮氣保護下,850°C下高溫熱解4小時,得到氮摻雜碳中空球。取IOOmg氮摻雜碳中空球分散在20mL 二次水中超聲15分鐘,向上述溶液中加入25mM的氯鈀酸45mL、25mM的氯化鈷5mL,混合超聲15分鐘,然后加入50mM的硼氫化鈉溶液50mL混合超聲15分鐘,用二次水離心洗滌三次以上,最后在烘箱中60°C干燥24小時,得到氮摻雜中空碳球負載鈕、鈷合金催化劑。實施例五氮摻雜中空碳球負載鈀、鑰合金納米催化劑的制備在50mL圓底燒瓶中加入O. 26g鄰苯二胺,分散在30mL 二次水中攪拌20分鐘,再置于0°C水浴中攪拌40分鐘,后加入過硫酸銨O. 50g,攪拌5分鐘,停止攪拌,將燒瓶置于0°C的冰箱中反應12小時。取出抽濾,用250mL質量分數為5%的氨水和二次蒸餾水洗至濾液澄清。取出濾出的固體真空干燥12小時,溫度為50°C。干燥得到的固體即為鄰苯二胺聚合物。將所得鄰苯二胺聚合物置于管式爐中,在氮氣保護下,600°C下高溫熱解4小時,得到氮摻雜中空碳球。取IOOmg氮摻雜碳中空球分散在20mL 二次水中超聲30分鐘,向上述溶液中加入25mM的氯鈀酸45mL和25mM氯化鑰溶液5mL,混合超聲30分鐘,然后加入50mM的抗壞血酸50mL溶液混合超聲10分鐘,用二次水離心洗滌三次以上,最后在烘箱中60°C干燥24小時,得到氮摻雜中空碳球負載鈀、鑰合金納米催化劑。實施例六、七、八低溫直接乙醇燃料電池的制備實施例一、四、五中制備的負載型鈀基納米催化劑分別取8mg,分別與Img乙炔黑和Img聚偏氟乙烯混合后涂在2cmX 2cm普通碳紙表面,放入烘箱中60°C干燥4小時作為陽極;陰極采用商用碳載鉬催化劑,放入烘箱中60°C干燥4小時。然后將陰極和陽極置于Nafion 117膜兩側,催化層面向膜,最后將上述組件置于兩層石墨夾具中間,用螺絲固定后,在Nafion 117膜兩側分別加入乙醇和硫酸電解液,得到直接乙醇燃料電池。實施例九催化劑對乙醇燃料電池陽極反應的催化效果實驗將鈀金屬負載量均為40% (質量)的目前常用的活性炭載體、新型氮碳材料-氮碳納米管、實施例一制備的催化劑載體和商用碳載鉬催化劑(金屬負載量相當),對乙醇氧化進行電化學催化,具體實驗方法如下將以上四種催化劑分別與Naf ion溶液按照9:1的質量配比在水中均勻混合,催化劑濃度配制為lmg/mL,然后分別取7yL滴于玻碳電極表面,自然干燥后即得催化劑膜,將四種催化劑膜分別放入IM乙醇溶液中,采用循環伏安法對乙醇氧化進行電化學催化,掃描速度為100mV/s。 圖4為不同載體負載的鈀催化劑和商用碳載鉬催化劑對乙醇的催化氧化效果曲線圖。如圖4所示,本發明的催化劑催化電流明顯高于活性炭和氮碳納米管負載的催化劑,這說明本發明的催化劑催化效果明顯優于其它兩種載體負載的鈀催化劑。我們又將本發明的催化劑與商用鉬催化劑進行對比,兩者催化電流相當,說明本發明的催化劑催化效果堪比鉬基催化劑,但由于鈀價格不足鉬價格的一半,使用本發明的催化劑制備乙醇燃料電池陽極,可大幅降低燃料電池的成本。以上僅是本發明的具體應用范例,對本發明的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案,均落在本發明權利保護范圍之內。
權利要求
1.一種氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑的制備方法,依次包括以下步驟 將鄰苯二胺分散在溶劑中,在(T5°C低溫下攪拌,加入引發劑,反應12 24小時后抽濾,真空干燥,得到鄰苯二胺聚合物中空球; 將鄰苯二胺聚合物在惰性氣體保護下,在35(T900°C的溫度下高溫熱解2飛小時,得到氮摻雜中空碳球; 將所述氮摻雜中空碳球分散在水中,加入氯鈀酸溶液,超聲1(Γ30分鐘,加入還原劑,超聲反應1(Γ30分鐘,反應完成后抽濾,真空干燥,得到氮摻雜中空碳球負載的鈀基納米催化劑。
2.根據權利要求I的方法,其中,所述溶劑為水;所述引發劑為過硫酸銨;所述還原劑為硼氫化鈉。
3.根據權利要求I或2的方法,其中,所述氮摻雜中空碳球與所述氯鈀酸的質量比為1:0. 3 4。
4.根據權利要求I或2的方法,其中,所述氯鈀酸溶液的濃度為25π Γ0.2Μ。
5.根據權利要求I或2的方法,其中,在鄰苯二胺聚合物熱解過程中,通過控制熱解溫度、熱解時間、保護氣氛來控制氮摻雜中空碳球的石墨化程度、含氮量及氮摻雜形態。
6.根據權利要求I或2的方法,其中,在加入氯鈀酸溶液過程中,同時加入氯金酸、氯鉬酸、氯化鋁、氯化鈷或氯化鑰中任意一種或多種金屬的混合溶液,形成鈀基多元合金催化劑。
7.質量%。
8.按照權利要求1-7中任一方法制備的氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑,其中,中空碳球含氮量為10. Γ22. 4質量%。
9.一種乙醇燃料電池陽極極片,包括權利要求8所述的氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑。
10.一種乙醇燃料電池,包括權利要求9所述的乙醇燃料電池陽極極片。
全文摘要
本發明涉及一種氮摻雜中空碳球負載的鈀基催化劑的制備方法,包括將鄰苯二胺分散在溶劑中低溫下攪拌,加入引發劑反應12~24小時后抽濾,真空干燥,得到聚鄰苯二胺中空球;將鄰苯二胺聚合物在惰性氣體保護下,高溫熱解2~6小時,得到氮摻雜中空碳球;將氮摻雜中空碳球分散在水中,加入氯鈀酸溶液超聲,加入還原劑超聲,反應完成后抽濾,真空干燥,得到氮摻雜中空碳球負載的鈀基納米催化劑。本發明制備的氮摻雜中空碳球負載鈀基催化劑含氮量高達10.4~22.4質量%,對乙醇氧化反應催化性能優異,性質穩定,且制備成本低廉,制備簡單,是一種用于低溫直接乙醇燃料電池陽極的新型高性能催化劑。
文檔編號H01M4/92GK102891326SQ20121040709
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者錢曉琳, 沈旭, 徐有軍 申請人:南京交通職業技術學院