一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法技术

一种基于量子点修饰的氧化物纳米线的制备方法，涉及质子交换膜燃料电池(PEMF‑Cs)催化剂的制备方法。本发明专利技术解决了现有经历燃料供应、湿度、温度、电流、电压等复杂循环过程，造成燃料电池的催化剂衰减加速，并且车用燃料电池的耐久性问题，以及催化剂Pt利用率的低和相对高的铂载量问题。方法：将以量子点修饰的氧化物纳米线作为载体，根据纳米线和量子点修饰所用物质的性质，在一定的条件下形成载铂的量子点修饰的密集氧化物纳米线催化剂。本发明专利技术方法制备催化剂有利于快质子传导功能，进而提高催化剂的活性和稳定性，而且具有比功率密度高、能量转换效率高、绿色无污染和低温下快速启动的优点。本发明专利技术产品主要用于质子交换膜燃料电池的催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于量子点修饰的氧化物纳米线的制备方法。
技术介绍
新能源汽车燃料电池(质子交换膜燃料电池，PEMFCs)技术经过二十余年的持续研发和不断突破，已经具有比功率密度高、能量转换效率高、绿色无污染和低温下快速启动等优点，使得燃料电池汽车性能基本满足了商业化指标。PEMFCs被认为是替代传统内燃机成为汽车动力的最理想能源转换装置，并成为当前备受瞩目的新能源汽车。然而，PEMFCs伴随实际车况变化会经历燃料供应、湿度、温度、电流、电压等复杂循环过程，造成燃料电池的催化剂衰减加速，并且车用燃料电池的耐久性问题棘手且涉及面广。另一方面，催化剂Pt利用率的提高和降低铂载量也是我们需要解决的问题。促进氧还原反应，防止水淹与干涸，减少浓差极化，增加耐久性能，提高发电功率密度，从而降低Pt用量。
技术实现思路
本专利技术的目的为了解决现有质子交换膜燃料电池催化剂性能衰降的机理中存在的纳米级活性组分Pt利用率低、质子传导率低及催化剂制备成本高的问题，而提供了一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法以载Pt。本专利技术中一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法可按以下步骤实现：一、通过微波辅助乙二醇法制备CeO2纳米线；二、将步骤一制备的CeO2纳米线分散在盛有水的坩埚中，超声分散过程中用移液枪移取一定量的含离子液体，超声分散成均匀的浆液；三、将步聚二浆液在70℃下烘干，得到离子液体在表面均匀分布的复合物，再将该复合物在氩气保护下的管式炉中于400℃恒温一段时间，然后在氩气保护下随炉冷却至室温即得氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线。纳米线可以为二氧化钛纳米线，Fe、Co等氧化物纳米线等。该方法制备的氮掺杂碳修饰的密集的CeO2纳米线结构，比表面活性高。其Pt-N键形式存在的N和吡咯类氮二者的存在，进一步增强Pt纳米粒子和CeO2纳米线间相互作用，使Pt纳米粒子更好的分布在CeO2纳米线表面；同时能够有效地提高二氧化铈电子传导速率。使Pt纳米粒子与载体间的电子作用力更强。所制备的氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线不仅有利于Pt的沉积和含氧中间物种的脱附，铂颗粒均与外电路具有良好的电接触，因此大大地改进了Pt的利用率。另外密集的结构有利于快质子传导功能，进而提高催化剂的活性和稳定性。使用Ce、N等元素也较Pt便宜很多，从而大大降低了催化剂的制备成本。附图说明图1是氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线的低倍率扫描电镜图具体实施方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。具体实施方式一：本专利技术中一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法可按以下步骤实现：一、通过微波辅助乙二醇法制备CeO2纳米线；二、将步骤一制备的CeO2纳米线分散在盛有水的坩埚中，超声分散过程中用移液枪移取一定量的含离子液体，超声分散成均匀的浆液；三、将步聚二浆液在70℃下烘干，得到离子液体在表面均匀分布的复合物，再将该复合物在氩气保护下的管式炉中于400℃恒温60～90min，然后在氩气保护下随炉冷却至室温即得氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线。纳米线可以为二氧化钛纳米线，Fe、Co等氧化物纳米线等。该方法制备的氮掺杂碳修饰的密集的CeO2纳米线结构，比表面活性高。其Pt-N键形式存在的N和吡咯类氮二者的存在，进一步增强Pt纳米粒子和CeO2纳米线间相互作用，使Pt纳米粒子更好的分布在CeO2纳米线表面；同时能够有效地提高二氧化铈电子传导速率。使Pt纳米粒子与载体间的电子作用力更强。所制备的氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线不仅有利于Pt的沉积和含氧中间物种的脱附，铂颗粒均与外电路具有良好的电接触，因此大大地改进了Pt的利用率。另外密集的结构有利于快质子传导功能，进而提高催化剂的活性和稳定性。使用Ce、N等元素也较Pt便宜很多，从而大大降低了催化剂的制备成本。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述加微波热方式为直接加热；直接加热所需时间为30～60min。它步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述含离子液体为聚乙烯吡咯烷酮、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中最佳含离子液体体积为15μL。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二超声处理的工作频率为53kHz，功率为112-280W。其它步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法，其特征在于一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法是按以下步骤实现：一、通过微波辅助乙二醇法制备CeO2纳米线；二、将步骤一制备的CeO2纳米线分散在盛有水的坩埚中，超声分散过程中用移液枪移取一定量的含离子液体，超声分散成均匀的浆液；三、将步聚二浆液在70℃下烘干，得到离子液体在表面均匀分布的复合物，再将该复合物在氩气保护下的管式炉中于400℃恒温60～90min，然后在氩气保护下随炉冷却至室温即得氮掺杂碳修饰的CeO2纳米线。纳米线可以为二氧化钛纳米线，Fe、Co等氧化物纳米线等。

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法，其特征在于一种基于量子点修饰的氧化物纳米线制备方法是按以下步骤实现：一、通过微波辅助乙二醇法制备CeO2纳米线；二、将步骤一制备的CeO2纳米线分散在盛有水的坩埚中，超声分散过程中用移液枪移取一定量的含离子液体，超声分散成均匀的浆液；三、将步聚二浆液在70℃下烘干，得到离子液体在表面均匀分布的复合物，再将该复合物在氩气保护下的管式炉中于400℃恒温6...

【专利技术属性】
技术研发人员：初园园，夏晓明，司源，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12