[发明专利]一种应用于燃料电池催化剂的嘧啶类复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于燃料电池催化剂的嘧啶类复合材料的制备方法，属于纳米复合材料技术领域。

背景技术

随着科技的不断发展，人们对能源的需求量日益增加，传统的煤和石油等能源已经远不能满足目前的需求，燃料电池作为一种新型储能设备就是在这种情况下应运而生，它具有安全、高效、清洁、经济的特点，对其进行研究、开发及推广，无疑对新能源的应用和可持续发展具有重要的现实意义，作为碳纳米材料之一的聚合物/碳纳米管/金属复合物，使得碳纳米管具有良好的电子传导性，其电子效应也在催化材料方面展示出独特性能，可以用于燃料电池.

碳纳米管是由类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、中空的“微管”,分为单层管和多层管。纳米碳管具有超强的力学性能、极大的长径比、良好的电学性能、很高的化学和热稳定性等，理论和实验研究都表明它可用来制备具有优异性能的纳米碳管／聚合物结构复合材料，在碳纳米管诸多应用领域中,利用碳纳米管制备增强复合材料或功能复合材料最有可能在实际应用中取得突破，但是, 碳纳米管的低溶解度和在常见有机溶剂中的低分散度极大地制约了其在复合材料领域的应用，所以，通过对碳纳米管进行功能化, 碳纳米管加入基体材料前先对碳纳米管进行修饰,来改善其在基体中的分散性和溶解度，已成为碳纳米管复合材料研究的关键问题之一.

含嘧啶杂环类化合物已经广泛应用于新型医药和农药的制备，因此研究其化合物将具有很好的实用价值和研究意义，近些年来，嘧啶类化合物虽然得到了广泛的研究和应用，但是考虑到它优良的性能及其广泛应用前景，研究新的合成方法、合成新的聚合物成为发展方向，研究含氮类嘧啶杂环化合物一直是化学和化学生物学家的重点领域之一，一直受到新型医药和新型农药创制人员广泛的关注.

碳纳米管是具备着优良的电学性能和力学性能,是复合材料理想的添加相，碳纳米管/聚合物功能复合材料同时具有碳纳米管超强的力学性能、高的导电、导热性能、大的比表面积和良好的吸附性能等特性和聚合物的易加工成型、功能性等独特性能，用碳纳米管与聚合物骨架复合而制备的材料加工成型非常适合于制作各种运动器材、复合材料的低密度对航空工业具有很大的吸引力，总之,高性能碳纳米管-聚合物复合材料的研究已经成为碳纳米管诸多应用中较为重要的应用研究方向,具有重要的基础理论研究意义和广泛的应用前景.

目前，多组分Pt基催化剂是比较有希望的研究方向。碳纳米管上负载的聚合物对Pt颗粒的沉积起黏胶作用.

在过去众多的制备方法中，利用聚合物的黏胶作用来提高Pt颗粒的沉积程度是一条非常有效的途径，但从目前的相关报道可知，以前合成的聚合物溶解性很差，不能制备理想的聚合物基碳纳米管铂金属材料，所以，很有必要制备出可溶性好的聚合物材料.

与其他不同温度下合成的嘧啶聚合物相比，其具有非常好的溶解性能。那如何利用此聚合物基碳纳米管复合材料，实现铂纳米颗粒的完全沉积是一个非常备受关注的课题，本发明利用独特的制备方法，最大期限实现铂纳米颗粒的负载，为此领域开拓了一种新的制备方法。

发明内容

本发明用基于嘧啶共轭聚合物和铂金属，以单壁碳纳米管为原料，成功的实现了此复合材料的制备并指出在其应用的独特方法。结果表明本发明中制备的聚2-氨基嘧啶/ SWCNT/Pt复合物是电催化活性较好的燃料电池催化剂。SEM 和 TEM 结果中可以看出，碳纳米管与聚合物组成的复合物表面上覆盖了Pt。通过分析热重得到聚合物-碳纳米管（SWCNT）/Pt复合物中Pt的百分含量为42% ，通过分析聚合物-单壁碳纳米管/Pt的复合物的循环伏安曲线可知Pt比表面为37.12 m²/g，有一定的催化活性。

发明目的

本发明的目的之一是提供一种可溶性聚合物的合成方法.

本发明的目的之二是提供一种聚合物/ SWCNT /Pt复合材料.

本发明的目的之三是提供一种聚合物/ SWCNT /Pt复合物的制备方法.

本发明的目的之四是提供一种聚合物/ SWCNT/Pt复合材料作为燃料电池催化剂领域的应用。

本发明有益效果