[发明专利]一种M/N-C催化剂及其制备和应用

摘要

本发明涉及非铂催化剂，具体的说涉及一种用于质子交换膜燃料电池的氧还原催化剂及其制备和应用，其可按如下方法制备，(1)聚吡咯(PPy)的合成；(2)M/N-C催化剂的制备；所述的M/N-C催化剂可用作质子交换膜燃料电池阴极氧还原催化剂。

主权项

一种M/N‑C催化剂，其特征在于：其可按如下方法制备，(1)聚吡咯(PPy)的合成：a.于表面活性剂的水和/或乙二醇溶液中加入吡咯单体，其中表面活性剂的浓度≥其临界胶束浓度，吡咯单体的浓度为0.1‑2molL‑1，在0‑25℃搅拌0.5‑2小时；之后加入氧化剂，在0‑25℃搅拌0.5‑2小时使吡咯单体发生聚合反应生成聚吡咯(PPy)，氧化剂与吡咯单体的摩尔比为0.5∶1‑10∶1；b.将合成的PPy浸渍到质量百分含量为50‑100％的甲醇水溶液中，以除去残余的表面活性剂和氧化剂，之后过滤，洗涤，干燥；(2)M/N‑C催化剂的制备a.将过渡金属Fe、Co或Ni中一种或多种的盐前体加入到浓度为1‑2molL‑1NaOH的乙二醇溶液中，过渡金属盐的摩尔浓度为0.0001‑0.05mol L‑1，之后在25‑180℃搅拌0.5‑3小时，之后加入PPy，过渡金属占过渡金属与PPy质量总量的0.1‑30％，继续搅拌0.5‑3小时，之后加入10‑40倍体积的水在25‑60℃搅拌下进行沉降1‑24小时；b.将步骤(2)a得到的混合物进行过滤，洗涤，干燥；c.将步骤(2)b烘干后的样品在惰气气氛下500‑900℃热处理1‑3小时，得到目标产品M/N‑C催化剂，M为Fe、Co或Ni中一种或多种。