本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鉑與石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料（石墨烯、碳納米管、富勒烯等）復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法。該復(fù)合方法包括以下步驟：將石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料置于1-甲基-2-吡咯烷酮中超聲分散，分別加入乙二醇和硝酸鉑溶液并攪拌，然后將混合體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌和干燥后，獲得了鉑-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)在以石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料為模板下采用水熱合成的方法，制備了鉑-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑，應(yīng)用本發(fā)明專利技術(shù)制備鉑-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料在直接甲醇燃料電池領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟效益。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于在以石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料為模板，并在其表面沉積晶體鉬納米顆粒的復(fù)合電極催化劑制備技術(shù)，特別是ー種低缺陷度、高抗毒性以及高催化活性的鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法。
技術(shù)介紹
能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。在新世紀，我國面臨著能源供應(yīng)安全、環(huán)境惡化等一系列難題。許多新的技術(shù)被嘗試應(yīng)用于轉(zhuǎn)變和優(yōu)化能源的生產(chǎn)方式，燃料電池技術(shù)就是其中之一。直接甲醇燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高、工作溫度低、對環(huán)境污染小以及便攜可控等優(yōu)點而備受矚目。在以往的研究過程中，金屬鉬對甲醇氧化的研究最為廣泛，但其價格昂貴且表面易吸附ー氧化碳等反應(yīng)中間產(chǎn)物導(dǎo)致催化劑中毒，從而大大限制了直 接甲醇燃料電池的發(fā)展和應(yīng)用。采用碳材料作為基體材料，在其表面負載金屬鉬可有效改善催化劑的抗中毒能力。在各種碳材料中，石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料具有大比表面積、高電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)點，因此近年來石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料和金屬鉬的復(fù)合材料成為了直接甲醇燃料電池領(lǐng)域研究的熱點。到目前為止，人們通過對石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料進行表面氧化處理或者有機改性的方式實現(xiàn)金屬鉬納米顆粒和石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料的復(fù)合(Catalytic performance of Ptnanoparticles on reduced graphene oxide for methanol eiectro—oxidation.しarbon2010，48，1124-1130 ；Aniline as a Dispersant and Stabilizer for the Preparationof Pt Nanoparticles Deposited on Carbon Nanotubes. Journal of Physica丄Chemistry C 2010，114，7933-7939.)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供ー種低缺陷度、高抗毒性以及高催化活性的鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法。實現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為ー種鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，包括以下步驟 第一歩，將鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料置于I-甲基-2-吡咯烷酮中超聲分散； 第二歩，向第一歩的體系中分別加入こニ醇和硝酸鉬溶液并攪拌； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)； 第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(I)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑缺陷低、抗中毒能力強、催化活性高；(2)采用軟化學(xué)方法，合成過程中避免了強氧化劑酸的使用，有利于環(huán)境保護；(3)應(yīng)用本專利技術(shù)制備的鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑在直接甲醇燃料電池領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟效益。附圖說明附圖是本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進ー步詳細描述。本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法包括以下步驟 第一歩，將石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料置于I-甲基-2-吡咯烷酮中超聲分散； 第二歩，向第一歩的體系中分別加入こニ醇和硝酸鉬溶液并攪拌10-50分鐘； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)，在100-140°C反應(yīng)8-24小時；第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑。··本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，在整個反應(yīng)體系中I-甲基-2-吡咯烷酮與こニ醇的體積比為5:3，金屬鉬與石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料的質(zhì)量比為1-10，反應(yīng)溫度100-140°C，反應(yīng)時間為8-24小時。下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進ー步詳細說明。實施實例I :本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，包括以下步驟 第一歩，將0. 04g單壁碳納米管加入到IOOOmLl-甲基-2-吡咯烷酮中，超聲2小時后靜置； 第二歩，量取50mL單壁碳納米管的分散溶液，分別加入30mLこニ醇和0. 035mL硝酸鉬溶液(0. 45mol/L)，攪拌15分鐘； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)，在120°C反應(yīng)12小時； 第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料(單壁碳納米管)復(fù)合電極催化劑。實施實例2 :本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，包括以下步驟 第一歩，將0. Ig天然石墨加入到IOOOmLl-甲基-2-吡咯烷酮中，超聲2小時后靜置；第二歩，量取50mL石墨烯的分散溶液，分別加入30mLこニ醇和0. 035mL硝酸鉬溶液(0. 45mol/L)，攪拌 20 分鐘； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)，在140°C反應(yīng)10小時； 第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料(石墨烯)復(fù)合電極催化劑。實施實例3 :本專利技術(shù)鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，包括以下步驟 第一歩，將0. 05g富勒烯加入到IOOOmLl-甲基-2-吡咯烷酮中，超聲2小時后靜置；第二歩，量取50mL富勒烯的分散溶液，分別加入30mLこニ醇和0. 140mL硝酸鉬溶液(0. 45mol/L)，攪拌 30 分鐘； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)，在100°C反應(yīng)16小時；第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得 鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料(富勒烯)復(fù)合電極催化劑。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種鉑？石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，其特征在于包括以下步驟：第一步，將鉑？石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料置于1？甲基？2？吡咯烷酮中超聲分散；第二步，向第一步的體系中分別加入乙二醇和硝酸鉑溶液并攪拌；第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)；第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉑？石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，其特征在于包括以下步驟 第一歩，將鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料置于I-甲基-2-吡咯烷酮中超聲分散； 第二歩，向第一歩的體系中分別加入こニ醇和硝酸鉬溶液并攪拌； 第三步，將第二步的反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至水熱釜中反應(yīng)； 第四步，將第三步產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉬與石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合電極催化劑的復(fù)合方法，其特征在于第一步中鉬-石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料的濃度為0. 01 g/L-lg/L。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉬與石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料復(fù)合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪信，黃華杰，陳勝，朱俊武，楊緒杰，
申請(專利權(quán))人：南京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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