[发明专利]一种燃料电池催化材料

说明书

本发明涉及一种燃料电池催化材料，其特征在于，制备方法如下：(1)将高锰酸钾、硫酸锰以及十二烷基磺酸钠溶于去离子水中，将其转移到聚四氟乙烯反应釜中，水热反应，得到花状的β‑MnO₂；(2)将花状的β‑MnO₂溶于去离子水，随后加入Cu盐、Mo盐，超声混合均匀，继续加入尿素和氟化铵，将混合液搅拌混合均匀后，水热反应，得到花状的β‑MnO₂‑纳米CuMoO₄的复合材料；纳米CuMoO₄分布于β‑MnO₂的花瓣表面，形貌均一稳定，比表面积高，具有较高的比表面积和催化活性；提高材料的反应性能，具有良好的催化及电化学活性，制备工艺简单，成本低廉，重复性好。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的电催化剂材料及其制备方法与应用，属于电催化材料领域。

背景技术

随着煤炭等化石燃料的过度燃烧，大量污染物的排放到自然环境中，直接导致了严重的能源危机与环境污染。燃料电池作为一种将燃料的化学能直接转化为电能的发电装置，具有环境友好、高效、环境友好、可靠性高等优点。氧还原反应催化剂的催化活性直接影响燃料电池的性能；目前商业化的氧还原反应催化剂为金属Pt催化剂，其催化活性较高，但是其稳定性差，且成本较高。

CN107746051A公开了一种氮掺杂石墨烯纳米带-纳米四氧化三钴杂化材料及其制备方法，氮掺杂石墨烯纳米带-纳米四氧化三钴杂化材料采用钴盐和氨水在氧化石墨烯纳米带上原位生长四氧化三钴纳米粒子并实现其氮掺杂制备得到；其制备过程包括：通过化学径向剪切碳纳米管制备氧化石墨烯纳米带；通过一步水热法在氧化石墨烯纳米带上原位生长四氧化三钴纳米粒子并实现石墨烯纳米带的氮掺杂。CN106848335A公开了一种CuMn₂O₄/CNT复合电催化剂的制备方法，制备方法包括：先采用溶胶凝胶法制备具有尖晶石结构的CuMn₂O₄，将所制备的CuMn₂O₄与性能优异的CNT复合，制备出高效的电催化剂。

发明内容

本申请公开了一种燃料电池催化复合材料及其制备方法，产物形貌均一且比表面积大，制备工艺简单，成本低廉，重复性好，且可实现产业化，具有潜在的应用价值。

一种燃料电池催化材料，其特征在于，制备方法如下：(1)将高锰酸钾、硫酸锰以及十二烷基磺酸钠溶于去离子水中，将其转移到聚四氟乙烯反应釜中，水热反应，得到粒径为2-3微米花状的β-MnO₂；(2)将花状的β-MnO₂溶于去离子水，随后加入Cu盐、Mo盐，超声混合均匀，继续加入尿素和氟化铵，将混合液搅拌混合均匀后，水热反应，得到花状的β-MnO₂-纳米CuMoO₄的复合材料；

优选的，高锰酸钾、硫酸锰的摩尔比为2：3；

优选的，高锰酸钾：十二烷基磺酸钠的加入比为(20-30)mmol：(20-30)mg；

优选的，步骤(1)-(2)的反应温度为180-200℃，反应时间为12-18h；

优选的，Cu盐、Mo盐和尿素、氟化铵的摩尔比为1：1：1：1；

优选的，Cu盐、Mo盐分别为硝酸铜、钼酸铵。

有益效果：

本申请采用两步水热工艺制备得到花状结构的β-MnO₂-纳米CuMoO₄的复合材料，纳米CuMoO₄分布于β-MnO₂的花瓣表面，形貌均一稳定，比表面积高，具有较高的比表面积和催化活性；提高材料的反应性能，具有较高的催化活性及电化学活性，制备工艺简单，成本低廉，重复性好。

附图说明