[发明专利]一种贵金属@石墨层核壳结构电催化剂的制备方法及应用

摘要

本发明提供一种贵金属@石墨层核壳结构电催化剂的制备方法及应用，首先采用液相合成法将贵金属担载在碳上，然后采用旋转蒸发的方法将金属大环化合物自组装到上述贵金属催化剂，经热处理后，酸洗，洗涤，干燥，最终得到贵金属@石墨层核壳结构电催化剂。本发明制得的电催化剂结合了贵金属电催化剂和非贵金属电催化剂的优点，并以氮掺杂的石墨层固定贵金属纳米颗粒，使得电催化剂具有稳定性强、寿命长、活性高的优点。本发明所制备的贵金属@石墨层核壳结构电催化剂具有较高的氧还原活性，可应用于燃料电池。

主权项

一种贵金属@石墨层核壳结构电催化剂的制备方法，其特征在于以下步骤：(1)制备担载在碳上的贵金属电催化剂将表面活性剂溶解在憎水的有机溶剂A中，其中，表面活性剂在憎水的有机溶剂中的摩尔浓度为0.1‑1000mmol/L；加入贵金属盐水溶液，其中，贵金属盐水溶液的浓度为0.1‑500mmol/L，在10–50℃下搅拌0.2‑2h，静置分层，取有机相溶液加入碳载体，超声分散，加入去离子水稀释2～30倍，然后加入还原剂水溶液，其中，还原剂水溶液的浓度为0.1–5000mmol/L，在室温下搅拌2‑60min，并在50‑200℃下回流搅拌0.5h‑3h，然后将沉淀洗涤至中性、烘干，最终得到担载在碳上的贵金属电催化剂；(2)制备贵金属@石墨层核壳结构电催化剂将质量比为0.01‑10:1的金属大环化合物和步骤(1)得到的贵金属电催化剂分散在有机溶剂B中，其中，金属大环化合物在有机溶剂中的浓度为0.001‑100g/L，旋转蒸发，蒸干有机溶剂后，取出剩余物质，在惰性气氛中200‑1200℃条件下热处理0.5‑12h，得到碳化物；然后将得到的碳化物加入到0.1‐10mol/L的酸性水溶液中，在30‑100℃的水浴中回流0.5‑24h后，抽滤，水洗至中性，干燥后得到贵金属@石墨层核壳结构电催化剂，所述的贵金属@石墨层核壳结构电催化剂中贵金属在碳载体上的载量为5‑60wt％；所述的金属大环化合物为氯化血红素、亚铁血红素、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉铜、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉铁、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉钴、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉锌、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉锰、meso‑四(4‑甲氧基苯基)卟啉镍和其类似物及衍生物中的一种或两种以上的混合物；所述的酸性水溶液为硼酸、硫酸、苯磺酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸中的一种或两种以上的混合物。