[发明专利]一种基于改性花生壳的氧还原催化剂材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于改性花生壳的氧还原催化剂材料的制备方法，包括以下步骤；1)制备花生壳粉末；2)将一定比例的Co(NO₃)₂·6H₂O和NaOH水溶液混合倒入单口烧瓶中，分离沉淀物，分别用二次蒸馏水，无水乙醇洗涤，干燥得棕绿色中间产物Co(OH)₂粉末；3)将花生壳粉末，Co(OH)₂粉末和NaH₂PO₂一起放置于烧杯中，加二次蒸馏水超声后进行干燥得混合物；4)将混合物研磨均匀，并称量至磁舟中，将磁舟放置于管式炉内，在惰性气体保护下高温煅烧；本发明制备的催化剂材料，将Co(OH)₂和NaH₂PO₂一起镶嵌在花生壳表面，在高温煅烧过程中巧妙地利用不同温度下不同气体释放原理有效地固定了多个活性位点，比单纯添加Co(OH)₂镶嵌在花生壳表面上的氧还原催化效果要好，说明Co(OH)₂和NaH₂PO₂的协同作用更加有利于氧还原电催化性质的进行。

技术领域

本发明属于催化剂材料领域，具体涉及一种基于改性花生壳的氧还原材料制备方法及应用。

背景技术

低温燃料电池作为一种洁净能源技术，具有能量转换效率高、环境友好、启动快速等重要优点，是一种理想的新能源汽车动力电源。目前，低温燃料电池需要在阴极附载大量的铂碳催化剂以加快缓慢的氧还原反应。尽管铂碳催化剂是现有技术水平中氧还原催化活性最好的一类催化剂，然而，铂作为一种贵金属，其不但价格昂贵，而且在自然界中储量稀少。因此，在低温燃料电池阴极中由于使用高载量的铂碳催化剂而导致的高成本及应用的不可持续性一直是低温燃料电池大规模商业化应用的最大障碍。所以，开发出价格低廉且具有较高氧还原催化活性与稳定性的非铂催化剂来替代铂碳催化剂，被认为是降低该类燃料电池成本、最终实现其大规模商业化应用的可行途径。

因此，制备出一种价格低廉、性能优越、可以替代商业化铂碳的催化剂成为目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于改性花生壳的氧还原催化剂材料的制备方法，在高温煅烧的过程中巧妙地利用不同温度下不同气体释放原理，这种催化剂材料相比于传统商业化的20％Pt/C材料及其它催化剂来说可以同时具备多个催化活性位点，从而解决了现有技术中通过高温石墨化热处理方法仅得到单一催化活性位点的问题。

本发明的技术方案如下:

一种基于改性花生壳的氧还原催化剂材料的制备方法，包括以下步骤:

1)将花生壳用粉碎机粉碎，用100目的筛子过筛，得花生壳粉末，备用；

2)将一定比例的Co(NO₃)₂·6H₂O和NaOH水溶液混合倒入单口烧瓶中，在常温下搅拌120min后，用离心机离心，分离沉淀物，在此过程中分别用二次蒸馏水，无水乙醇各洗涤三遍，之后沉淀物在60℃的真空干燥箱下干燥，得到棕绿色中间产物Co(OH)₂粉末，备用；

3)将所述花生壳粉末,Co(OH)₂粉末和NaH₂PO₂一起放置于烧杯中，加入10-20mL二次蒸馏水超声30-60min，之后在真空干燥箱下干燥，得混合物，备用；

4)将所述混合物研磨均匀，得混合物粉末，称量所述混合物粉末于干净的磁舟中，将磁舟放置于管式炉中，在惰性气体保护下高温煅烧。

进一步，所述步骤2)中Co(NO₃)₂·6H₂O的用量为50mL,0.05M；所述NaOH水溶液的用量为20mL,0.25M。