[发明专利]还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物电催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物电 催化剂的制备方法。

背景技术

氢燃料电池具备高能量密度，低成本，无污染等特点，受到了广泛关注。在 燃料电池的应用过程中，本身的性能和价格是限制其发展的重要因素。高性能的 燃料电池中，正极氧还原的催化剂主要为铂、银等贵金属，具备良好的还原催化 能力。

贵金属的成本过高，难以商业化，碳材料电导率高且成本低，但是催化活性 低。现有使用较多的二氧化锰材料由于颗粒较大，比表面低，大多还是应用在小 型电池上。为了满足社会对大电流大功率的低成本电池的需求，开发高效廉价的 氧还原催化剂是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种还原石墨烯-聚苯胺负载 铈锰氧化物电催化剂的制备方法，该复合型催化剂具有高氧还原催化活性，容易 实现大规模制备，有望获得商业应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物电催化剂的制备方法，它包括以下 步骤：

(1)氧化石墨烯溶液的配置；

(2)氧化石墨烯-聚苯胺的合成；

(3)将步骤(2)所得产物离心烘干。

(4)取步骤(3)所得粉末超声分散于去离子水中，加入水合肼溶液加热反 应至氧化石墨烯被还原。

(5)将步骤(4)所得产物离心烘干。

(6)取步骤(5)所得粉末制备还原石墨烯-聚苯胺悬浮液，加入醋酸锰， 硝酸铈，用KOH溶液调节pH＝9，加热条件下加入高锰酸钾溶液，搅拌反应一 段时间后离心烘干。

其中：

步骤(1)：将氧化石墨烯超声分散在水溶液中，超声频率为50kHz，超声时 间为2小时，浓度为1mg/mL。

步骤(2)：取氧化石墨烯溶液50mL，加入2mL苯胺，60℃下加入0.5mol/L 过二硫酸铵2mL，总反应时间为2小时。

步骤(3)：离心转速为9000rpm，离心后水洗3遍，乙醇洗3遍，60摄氏 度真空干燥。

步骤(4)：0.5g粉末超声分散于200mL去离子水中，超声频率为50kHz， 时间为2小时，加入80％水合肼2mL，加热温度为90℃，反应时间为2小时。

步骤(5)：离心转速为9000rpm，离心后水洗3遍，乙醇洗3遍，60摄氏 度真空干燥。

步骤(6)：粉末分散液浓度为1g/L，体积为100mL，醋酸锰浓度为0.1mol/L， 硝酸铈浓度为0.1mol/L，加热温度为60℃，使用高锰酸钾溶液为1mol/L，体积 为5mL，反应时间为2小时。离心转速为9000rpm，离心后水洗3遍，乙醇洗3 遍，60摄氏度真空干燥。

原理：利用高电导率聚苯胺分子修饰大比表面的还原石墨烯，然后负载具备 氧还原催化能力的低尺度铈锰氧化物颗粒，提高了单位质量活性物质的催化效率。

与现有技术相比，本发明所述制得的还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物电 催化剂具有以下优点：

(1)制备方法简单，原料成本低，容易实现大规模制备，有望获得商业应 用。

(2)材料中铈锰氧化物颗粒尺度极小，比表面大，催化位点多，还原石墨 烯-聚苯胺电导率高。

(3)该复合型催化剂具有高氧还原催化活性。

附图说明

图1是实施例1所制得的还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物的扫描电镜图。

图2是实施例1所制得的还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物的XRD图。

图3是实施例1所制得的还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物的循环伏安曲 线。

图4是实施例1所制得的还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物的线性扫描曲 线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明，但并不因此而限制本 发明的内容。

实施例1：

一种还原石墨烯-聚苯胺负载铈锰氧化物电催化剂的制备方法，它包括以下 步骤：

步骤一：将氧化石墨烯超声分散在水溶液中，超声频率为50kHz，超声时间为2 小时，浓度为1mg/mL。