[发明专利]用于电极催化剂的载体及其制法、电极催化剂和燃料电池

权利要求书

1.用于电极催化剂的载体，其包括：

碳载体；和

设置于所述碳载体的表面上的结晶碳层，所述结晶碳层包括与所述碳载体的碳化学结合的一个或多个杂原子，

其中所述碳载体具有改性的表面，和所述表面为通过用导电聚合物对所述碳载体进行聚合物包覆而改性的，

其中在所述结晶碳层的拉曼光谱中，1300cm^-1处的强度I_D与1550cm^-1处的强度I_G之比I_D/I_G为0.8至1.2，

其中所述结晶碳层以6at％至20at％的量包括N-掺杂的部分，所述N-掺杂的部分包括吡啶型氮部分、吡咯型氮部分、石墨型氮部分、氮氧化物部分、和其组合，

其中所述导电聚合物为聚苯乙烯磺酸盐、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(乙烯基磺酸)、聚(乙烯亚胺)、或其组合。

2.权利要求1的用于电极催化剂的载体，其中所述一个或多个杂原子包括氮、硫、或其组合。

3.权利要求1的用于电极催化剂的载体，其中所述碳载体由选自由碳纳米结构体、炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、和其组合组成的组中的材料形成。

4.权利要求1的用于电极催化剂的载体，其中所述结晶碳层由选自由聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚丙烯腈、和其组合组成的组中的材料形成。

5.权利要求1的用于电极催化剂的载体，其中以所述N-掺杂的部分的15at％至60at％的量包括所述石墨型氮部分。

6.制造用于电极催化剂的载体的方法，其包括：

在碳载体的表面上形成包括一个或多个杂原子的碳层；和

对所述碳层进行热处理以在所述碳载体的所述表面上形成结晶碳层，所述结晶碳层包括与所述碳载体的碳原子化学结合的所述一个或多个杂原子，

所述方法进一步包括在形成所述碳层之前用导电聚合物对所述碳载体进行表面改性，

其中在所述结晶碳层的拉曼光谱中，1300cm^-1处的强度I_D与1550cm^-1处的强度I_G之比I_D/I_G为0.8至1.2，

其中所述结晶碳层以6at％至20at％的量包括N-掺杂的部分，所述N-掺杂的部分包括吡啶型氮部分、吡咯型氮部分、石墨型氮部分、氮氧化物部分、和其组合，

其中所述导电聚合物为聚苯乙烯磺酸盐、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(乙烯基磺酸)、聚(乙烯亚胺)、或其组合。

7.权利要求6的方法，其中所述表面改性通过利用亲水导电聚合物的聚合物包覆进行。

8.权利要求6的方法，其中所述一个或多个杂原子包括氮、硫、或其组合。

9.权利要求6的方法，其中所述形成碳层包括使用聚合物，所述聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚丙烯腈、或其组合。

10.权利要求6的方法，其中所述热处理在450℃至1500℃进行。

11.权利要求6的方法，其中所述形成碳层包括使用Fe催化剂。

12.权利要求11的方法，其中基于1摩尔的形成用于形成所述碳层的聚合物的单体，所述Fe催化剂以0.1摩尔至6.0摩尔的量存在。

13.权利要求6的方法，其中所述碳载体由选自由碳纳米结构体、炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、和其组合组成的组中的材料形成。

14.通过权利要求6-13中任一项的方法制造的用于电极催化剂的载体。

15.电极催化剂，其包括权利要求1-5和14中任一项的用于电极催化剂的载体和金属催化剂。

16.用于燃料电池的电极，包括：

电极基底；和

设置于所述电极基底的一侧上的权利要求15的电极催化剂。