[发明专利]用于甲醇氧化反应的非贵金属纳米催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于甲醇氧化反应的非贵金属纳米电催化剂，其特征在于，以多壁碳纳米管（MWCNT）为载体，过渡金属掺杂的碳化钼为活性中心，表示为TM-Mo₂C/MWCNT；该催化剂中TM-Mo₂C纳米颗粒均匀生长并锚定在MWCNT管壁上。

2.权利要求1中所述的非贵金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：将MWCNT分散于一定浓度的硫酸和硝酸混合溶液中，先超声处理30 min，再静置24h，最后用蒸馏水洗涤到中性，干燥后得到酸处理好的MWCNT；

S2：将步骤S1得到的酸处理过的MWCNT、钼酸铵和金属硝酸盐分散到无水乙醇中，超声30 min至完全分散，然后将混合溶液装入圆底烧瓶并放置于微波反应器中，在300 W功率下微波加热0~2 h，待溶液冷却到室温后通过离心收集沉淀，并用去离子水和乙醇各清洗三次，然后在80 ℃下干燥12 h得到固体混合物；

S3：将步骤S2得到的固体混合物置于管式炉中，在Ar气氛中，以5 ℃·min^-1的升温速率从25 ℃升温到800 ℃，恒温煅烧2 h，即得TM-Mo₂C/MWCNT。

3.根据权利要求2所述的非贵金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1。

4.根据权利要求2所述的非贵金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中金属硝酸盐为六水合硝酸镍、六水合硝酸钴和三水合硝酸铜的一种。

5.根据权利要求2所述的非贵金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中MWCNT与钼酸铵和金属硝酸盐的总质量比为0~2。

6.根据权利要求2所述的非贵金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中金属硝酸盐和钼酸铵中的TM：Mo的摩尔比为0~0.5。

7.权利要求1-6任意一项所述的非贵金属纳米电催化剂的应用，其特征在于，作为甲醇燃料电池阳极甲醇氧化反应的电催化剂。

8.根据权利要求7所述的一种非贵金属纳米电催化剂的应用，其特征在于，应用方法步骤如下：（1）工作电极的制备：称取4 mg本发明所制备催化剂并依次加入400 μL异丙醇和20μL Nafion溶液（0.5 wt%），将浆料超声30 min后，移取15 μL滴涂在已预处理好的玻碳电极上，滴涂完毕后在室温下干燥得到工作电极；

（2）电化学性能测试均在普林斯顿电化学工作站（PMC1000）上进行，测试温度为25±1℃，测试体系为标准三电极体系，其中，Hg/HgO电极和Pt片电极做为参比电极和对电极，涂覆有催化剂的玻碳电极作为工作电极，进行甲醇电氧化测试之前，在三电极体系中通入30min高纯N₂，以排除介质内的溶解氧；

（3）循环伏安测试（CV）：测试扫描电压范围为0~0.7 V（vs.Hg/HgO），扫速为50 mV·s^-1；计时电流测试（i-t）：测试的参数设置为恒定电位0.6 V（vs.Hg/HgO），测试时间为10 h。