【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源材料与应用，具体涉及一种石墨化碳载体及其低温制备方法与应用。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是利用氢气和氧气发生电化学反应产生电能，进而驱动电机运转。阴/阳极催化层是燃料电池反应的场所，而pt/c催化剂依然是现阶段燃料电池催化剂的最佳选择。但在实际的运行工况中，会出现启停、快速变载、冷启动和供气不足等现象，这些现象的出现，会使得催化剂碳载体被腐蚀，从而导致催化层的pt颗粒脱落团聚，进而导致电化学活性面积（ecsa）下降，同时反极发生时会产生大量的热，会形成局部高温点，加速了质子交换膜的降解，形成孔洞，降低开路电压，严重甚至形成短路，所以要选取特殊结构的碳材料作为载体，合成高耐久的pt/c催化剂。
2、石墨化碳载体是一种多孔碳材料，由于其独特的结构和性能，具有优异的抗高电位腐蚀性，被广泛应用于催化、吸附、储能等领域。然而，石墨化碳载体的处理方式往往是需要高温（2000℃以上），会消耗大量的能源，传统的加热方式会出现温度梯度和加热不均的现象，限制了其大规模应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种石墨化碳载体及其低温制备方法与应用。本专利技术采用微波低温制备石墨化碳载体，得到的石墨化碳载体具有优异的耐久性，载铂后形成的铂碳催化剂具有良好的电催化性能。
2、为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
3、第一方面，本专利技术实施例提供了一种石墨化碳载体的低温制备方法，包括以下步骤
4、（1）将碳粉均匀分散到50-500ml的水中，再将无机金属盐或金属单质加入到分散液中，磁力搅拌1-5h后，在水浴中搅拌蒸干，得到固体混合物；
5、（2）将步骤（1）中所述固体混合物转移到微波反应炉中进行石墨化处理，通入30-60min的氩气，去除反应炉中的空气，微波功率2000-6000w，微波时间10-90min，反应完温度为600-1300℃，石墨化处理完成后，对固体使用酸液进行清洗，然后用去离子水冲洗至中性，过滤、烘干得到石墨化碳载体。
6、进一步地，步骤（1）中所述碳粉为xc-72、科琴黑、乙炔黑或pani-10中的一种或者几种。
7、进一步地，步骤（1）中所述无机金属盐或金属单质与所述碳粉的质量比为1:1-1:10；
8、所述无机金属盐为氯化镍、氯化钴、氯化铁、硝酸铁、硝酸钴及硝酸铁中的一种或几种；
9、所述金属单质为镍、铁、钴及钼中的一种或几种。
10、进一步地，步骤（2）中微波功率为3000-4000w，微波时间20-30min，反应完成温度800-1000℃。
11、进一步地，步骤（2）中所述酸液为硫酸、硝酸、醋酸、盐酸及碳酸溶液中的一种或者几种，所述酸液的浓度为0.1-4mol/l。
12、第二方面，本专利技术实施例提供了一种石墨化碳载体，采用第一方面所述的制备方法制得。
13、第三方面，本专利技术实施例提供了第二方面所述石墨化碳载体的应用，所述石墨化碳载体用于制备铂碳催化剂。
14、进一步地，所述铂碳催化剂的制备方法包括以下步骤：
15、步骤s1、将1-5 g石墨化碳载体加入到30-300ml的乙二醇中，磁力搅拌均匀，加入3-20 g六水合氯铂酸，超声分散均匀，再往溶液中加入5-8 g的碳酸钠，超声至碳酸钠完全溶解，调节溶液的ph值在6-12之间；
16、步骤s2、将步骤s1得到的溶液转移到密封的反应釜中，将反应釜放入烘箱中，烘箱温度设置为100-200℃，保持1-5h，反应完成后，将反应釜冷却至室温，取出产物并多次通过离心或过滤等方法进行分离，烘箱50-120℃干燥后，得到铂碳催化剂。
17、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
18、（1）传统的加热方式会出现温度梯度和加热不均的现象，本专利技术运用微波的方法，微波可以均匀地穿透碳材料，碳载体中的碳原子受到微波能量的激发，内部产生电流，导致碳材料内部产生热量，从而实现快速均匀加热。本专利技术的制备方法无需高温、高压等操作条件，反应温和，安全简易且石墨化处理均匀，所得石墨化碳载体具有优异的耐久性。
19、（2）石墨化碳载体的处理方式往往是需要高温（2000℃以上），会消耗大量的能源，微波加热是内部加热，能量利用率高，因此可以在较低的温度下实现石墨化，减少能量消耗并避免样品表面烧损且不会产生有害物质，是一种绿色环保的加工方法。
20、（3）微波加热能在几秒钟内实现微波功率的调节，不影响制备流程的正常进行，调节微波输出功率后物料加热状态即时变化，无惯性，实现即时加热、实时调整，便于自动化和连续生产。
21、（4）制得的石墨化碳载体用于pt/c催化剂合成反应只需简单一步的水热还原反应，反应温和，操作简易，pt/c催化剂具有较好的载体耐久性。
22、（5）金属盐或金属单质的加入降低了碳材料的石墨化温度。
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1.一种石墨化碳载体的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（1）中所述碳粉为XC-72、科琴黑、乙炔黑或PANi-10中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（1）中所述无机金属盐或金属单质与所述碳粉的质量比为1:1-1:10；
4.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（2）中微波功率为3000-4000W，微波时间20-30min，反应完成温度800-1000℃。
5.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（2）中所述酸液为硫酸、硝酸、醋酸、盐酸及碳酸溶液中的一种或者几种，所述酸液的浓度为0.1-4mol/L。
6.一种石墨化碳载体，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的制备方法制得。
7.权利要求6所述石墨化碳载体的应用，其特征在于，所述石墨化碳载体用于制备铂碳催化剂。
8.根据权利要求7所述的石墨化碳载体的应用，其
...【技术特征摘要】
1.一种石墨化碳载体的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（1）中所述碳粉为xc-72、科琴黑、乙炔黑或pani-10中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（1）中所述无机金属盐或金属单质与所述碳粉的质量比为1:1-1:10；
4.根据权利要求1所述的低温制备石墨化碳载体的方法，其特征在于，步骤（2）中微波功率为3000-4000w，微波时间20-30min，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐帅帅，张义煌，刘倩，周玉杰，孟威，郭显斌，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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