[发明专利]一种自支撑催化层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种自支撑碳材料，其特征在于，包括按照重量百分比计算的聚对苯撑苯并二噁唑纤维原纤化纤维90-100％，碳纤维0-10％，比表面积为100-1200g/m²，定量为30-50g/m²，厚度为40-120μm。

2.根据权利要求1所述自支撑碳材料，其特征在于，所述定量为30-50g/m²，厚度为80-120μm。

3.权利要求1-2任一项所述自支撑碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将纤维原料疏解后，加水稀释至上网浓度0.01wt％-0.05wt％，得到浆料；

S2.将步骤S1的浆料进行抄造成形，得到湿纸幅；

S3.将步骤S2的湿纸幅进行干燥处理，温度为100-160℃，时间为5-15分钟，得到干纸幅；

S4.将干纸幅经过碳化后制得自支撑碳材料；

S5.将步骤S4的自支撑碳材料经过高温石墨化得到自支撑碳纸；

S6.将步骤S5的自支撑碳纸上涂覆Pt/C制得自支撑催化层。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤S1所述纤维原料包括聚对苯撑苯并二噁唑纤维原纤化纤维，所述聚对苯撑苯并二噁唑纤维原纤化纤维的直径为100-1500nm。

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤S4所述碳化为直接碳化或者使用CO₂活化碳化。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤S4所述直接碳化分三步进行，第一步，在保护气体中升温至400-600℃，升温速率为7-10℃/min；第二步，继续通保护气体，保温1-2h；第三步，继续通保护气体，按照升温速率为6-8℃/分钟，升温至700-900℃，并保温90-150min，然后冷却至室温，得到自支撑碳材料。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤S4所述使用CO₂活化碳化分三步进行，第一步，在保护气体中升温至400-600℃，升温速率为7-10℃/min；第二步，通CO₂，保温1-2h；第三步，继续通CO₂，按照升温速率为6-8℃/分钟升温至700-900℃，并保温90-150min，后切换回保护气体，然后冷却至室温，得到自支撑碳材料。

8.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤S5所述高温石墨化分两步进行，第一步，将炉子中通入保护气体，将其中空气排干净；第二步，在保护气体中升温至1800-2400℃，升温速率为8-10℃/min；并保温60-120min，然后冷却至室温，得到自支撑碳纸。

9.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤S6所述涂覆Pt/C的制备方法在于称取4.17mg铂碳，其中Pt含量为60％，离心管中，在往其中加入3ml的异丙醇，超声1-2h；所述涂覆Pt/C的量是，阳极的铂含量为每平方厘米有0.1mg的铂，阴极的铂含量为每平方厘米有0.3mg的铂。

10.权利要求1-2任一项所述的自支撑碳材料在制备燃料电池自支撑催化层中的应用。