[发明专利]一种用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂及其制备方法。

背景技术

铅酸电池安全性好、价格低，是目前二次电池市场占有率最高的电池，而且由于不断出现先进铅酸电池新技术，给铅酸电池行业带来了新的活力，如超级电池、Pb-C电池、双极性电池等。其中，用于电动汽车的动力Pb-C电池和用于风、光电的储能型Pb-C电池因克服了负极硫酸盐化，具有充电速度快、使用寿命长等优点，随着电动汽车和光伏、风电产业的发展，市场前景广阔。由于Pb-C电池为了克服负极硫酸盐化，在负极中添加了较多的碳材料，因此增加了析氢速率，导致电池失水加快，影响电池寿命。本发明的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂，能够在常温下催化Pb-C电池中的氢氧复合反应，有效消除Pb-C电池失水，提高电池的使用寿命。

现有的用于铅酸电池的消氢催化剂是采用钯珠，催化效果不明显，主要是因为钯珠颗粒较大，比表面积较小，催化活性较低，因而催化效率较低。所以不适用于析氢量较多的Pb-C电池。

发明内容

本发明是要解决现有铅酸电池的消氢催化剂由于钯珠颗粒较大、比表面积较小从而导致催化活性和催化效率低，不适用于析氢量较多的铅酸电池的问题，提供了一种用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂及其制备方法。

本发明一种用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂是由非晶态泡沫碳和钯纳米晶制成。

本发明一种用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂的制备方法，是通过以下步骤进行的：

一、海绵的前处理：a、将厚度0.5～5mm、孔径0.01～2mm的开孔聚氨酯海绵在摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡5～10min，然后挤压脱去开孔聚氨酯海绵中的氢氧化钠溶液；b、将步骤a处理后的开孔聚氨酯海绵用去离子水清洗，然后挤压脱去开孔聚氨酯中的去离子水，再吹干；c、重复步骤b操作2次，得到清洗后的开孔聚氨酯海绵；

二、在室温条件下将清洗后的开孔聚氨酯海绵浸入浸渍液A中浸泡1～2min，然后挤压脱去开孔聚氨酯海绵中的浸渍液A，再在120℃下固化20～30min，然后在室温条件下浸入浸渍液B中浸泡0.5～1min，再吹开孔聚氨酯海绵至开孔聚氨酯海绵的孔洞均未被浸渍液B封住，然后在120℃下固化20～30min，再置于氩气或氮气保护的气氛炉中在600-800℃条件下碳化1～2h，得到耐硫酸溶液腐蚀的非晶态泡沫碳；其中浸渍液A为质量浓度为9%的草酸糠醇溶液，浸渍液B为质量浓度为5%的草酸糠醇溶液；

三、在室温下将步骤二得到的耐硫酸溶液腐蚀的非晶态泡沫碳置于混合溶液A中进行粗化处理2～5min，得到粗化后的非晶态泡沫碳；其中混合溶液A由质量浓度为98%的硫酸和铬酐组成，所述的质量浓度为98%的硫酸在混合溶液A中的浓度为100-200mL/L，所述的铬酐在混合溶液A中的浓度为100-200g/L；

四、在室温下将粗化后的非晶态泡沫碳浸入到混合溶液B中活化处理5min，得到活化后的非晶态泡沫碳；其中混合溶液B由质量浓度为36%的盐酸和氯化亚锡组成，所述的质量浓度为36%的盐酸在混合溶液B中的浓度为50mL/L，所述的氯化亚锡在混合溶液B中的浓度为30g/L；

五、在室温下将活化后的非晶态泡沫碳浸入到混合溶液C中敏化处理5min，得到敏化处理后的非晶态泡沫碳；其中混合溶液C由质量浓度为36%的盐酸和氯化钯组成，所述的质量浓度为36%的盐酸在混合溶液C中的浓度为8mL/L，所述的氯化钯在混合溶液C中的浓度为0.5g/L；

六、将敏化处理后的非晶态泡沫碳浸入到化学镀钯溶液中，在50～60℃下化学镀钯10～30min，得到非晶态泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂，即完成用于Pb-C电池的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂的制备；其中敏化处理后的非晶态泡沫碳和化学镀钯溶液的质量比为1:（20～50）。

本发明制备的用于Pb-C电池的泡沫碳载钯消氢催化剂，具有纳米晶结构，比表面积大，耐硫酸溶液腐蚀，催化活性高，能够在室温下催化氢气和氧气的化合。本发明采用耐硫酸溶液腐蚀的非晶态泡沫碳为模板，化学沉积钯纳米晶催化剂的方法，由于在泡沫碳上沉积的钯具有纳米结构，所制得的纳米钯粒径较小，仅22nm，具有较强的催化活性。再加上泡沫碳具有很高的比表面积，透气性好，不宜被生成的水淹没，使得所发明的泡沫碳载钯纳米晶消氢催化剂在室温下具有很高的催化活性。

附图说明

图1是试验1中步骤一得到的开孔聚氨酯海绵的SEM照片；