[发明专利]一种由金属有机框架得到的CoO/NPC@SnO2双功能催化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种直接甲醇燃料电池CoO/NPC@SnO₂复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)MOFs的制备；(2)热处理步骤(1)的MOFs得到菱形十二面体结构氮掺杂多孔碳包裹钴的催化剂前驱体(Co/NPC)；(3)将步骤(2)得到的前驱体与锡源搅拌，接着用还原剂还原得到核壳结构的Co/NPC@Sn催化剂前驱体；(4)将步骤(3)得到的前驱体进一步热处理即制得性能优异的直接甲醇燃料电池阴极催化剂；(5)然后以步骤(4)制备的复合催化剂为载体，沉积分散均匀的Pt纳米颗粒，即制得高催化活性的直接甲醇燃料电池催化剂。这种方法操作简单、催化剂形貌可控、催化效率高，具有良好的应用前景。

主权项

1.一种由金属有机框架（MOFs）得到的菱形十二面体、核壳结构CoO/NPC@SnO2复合纳米催化剂作为直接甲醇燃料电池（DMFCs）阳极和阴极双功能催化剂及其制备方法，其特征是，包括如下步骤：1）MOFs的制备：将可溶性钴盐与2‑甲基咪唑分别溶于甲醇中，经充分超声和搅拌后，将2‑甲基咪唑的甲醇溶液快速倒入可溶性钴盐的甲醇溶液中，继续搅拌，然后静置，用甲醇离心洗涤后干燥，即制得紫色的MOFs；2）Co/NPC的制备：取步骤1）制得的MOFs放入管式电阻炉中，在惰性气体保护气氛下进行热处理，自然降温后取出样品，分别用酸和去离子水离心洗涤数次，即可制得Co/NPC；3）Co/NPC@Sn的制备：取步骤2）的样品与锡盐在甲醇中充分搅拌，然后将硼氢化钠加入到上面的混合溶液中，即可制得Co/NPC@Sn；4）CoO/NPC@SnO₂的制备：取步骤3）制得的样品放入管式电阻炉中，在惰性气体保护气氛下进行热处理，即制得性能优异的DMFCs阴极催化剂（菱形十二面体、核壳结构的CoO/NPC@SnO₂）；5）Pt‑CoO/NPC@SnO₂的制备：取步骤4）制得的样品与氯铂酸的水溶液充分混合、超声，在搅拌的条件下，将新制备的硼氢化钠溶液用滴定管缓慢滴入上述溶液中，继续搅拌后，用去离子水和无水乙醇离心洗涤数次，即制得高催化活性的DMFCs阳极催化剂（菱形十二面体、核壳结构的Pt‑CoO/NPC@SnO₂）。