[发明专利]一种M

说明书

本发明公开了一种M_xP/P‑N‑C氧还原催化剂及其制备方法，通过PEI和HCCP聚合制备实心球HCCP‑co‑PEI，在热解时加入金属盐，通过一步热解法实现了N、P的双掺杂，同时得到了N、P双掺杂碳材料包覆的M_xP，制备得到在碱性环境中具有较好的氧还原性能、抗甲醇性和稳定性的M_xP/P‑N‑C氧还原催化剂。本发明提供一种M_xP/P‑N‑C氧还原催化剂及其制备方法，能够有效的降低燃料电池阴极电极氧还原反应催化剂的成本，同时具有较高的催化活性。

技术领域

本发明涉及氧还原催化剂领域，具体涉及一种用于燃料电池阴极的一种M_xP/P-N-C氧还原催化剂及其制备方法。

背景技术

低温燃料电池作为一种具有环境友好、快速启动、无电解液流失、寿命长、功率密度和能量密度高等优点的电池，在电动汽车动力电源、移动电源、微型电源及小型发电装置等方面显示出广阔的应用前景。燃料电池的阴极氧还原反应是燃料电池电催化反应的速度控制步骤，因此提高阴极氧还原反应速率是提高燃料电池性能的关键所在。

贵金属Pt由于对燃料电池阴极氧化还原具有高活性、高能效，而被广泛应用于燃料电池阴极催化剂，但由于其价格昂贵，大幅提高了其生产和制造成本，限制了其进一步的应用。

过渡金属磷化物由于具有类贵金属的特性，能够替代贵金属Pt作为氧还原催化剂应用于燃料电池。目前，过渡金属磷化物的制备通常需要高温高压、昂贵的试剂或带有剧毒的磷化氢，其反应条件比较苛刻，制备方法比较复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中Pt/C作为燃料电池阴极电极氧还原催化剂存在着资源储存少、价格昂贵，过渡金属磷化物制备过程中条件苛刻、制备方法复杂等问题，提供一种M_xP/P-N-C氧还原催化剂及其制备方法，能够有效的降低燃料电池阴极电极氧还原反应催化剂的成本，制备过程不涉及剧毒性试剂，操作方法简单，同时制备的M_xP/P-N-C氧还原催化剂具有较高的催化活性。

本发明提供一种M_xP/P-N-C氧还原催化剂，由聚乙烯亚胺和六氯环三磷腈聚合制备的实心球在金属盐中通过热解制备而成。

聚乙烯亚胺的结构式为：

六氯环三磷腈的结构式为：

通过聚乙烯亚胺(PEI)和六氯环三磷腈(HCCP)聚合制备实心球 (HCCP-co-PEI)，PEI为氧还原催化剂提供C、N源，HCCP为氧还原催化剂提供N、P源，在热解时加入金属盐，通过一步热解法实现了N、P 的双掺杂，同时得到了N、P双掺杂碳材料包覆的M_xP；N、P双掺杂碳材料的包裹，增大了材料的比表面积，提高了M_xP的稳定性；M_xP/P-N-C氧还原催化剂碱性环境中具有较好的氧还原性能、抗甲醇性和稳定性；杂原子掺杂的碳材料不仅提高了材料的氧还原催化性能，同时增加了过渡金属磷化物的导电性。

本发明所述的一种M_xP/P-N-C氧还原催化剂的制备方法，作为优选方式，包括以下步骤：

S1、将PEI溶解在有机溶剂中，得到溶液A；

S2、在溶液A中加入TEA搅拌均匀，得到溶液B；

S3、将HCCP加入有机溶剂中，得到溶剂C；

S4、将溶液B和溶液C通过超声反应得到合成固体D；

S5、将固体D依次通过水和乙醇洗涤，再烘干得到白色固体E；