【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质子交换膜燃料电池相关，更具体地，涉及一种介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氢能作为绿色无污染的能源形式受到了广泛关注，而质子交换膜燃料电池作为氢能领域的重要应用方式也受到国内外科研机构的重视。
2、然而质子交换膜燃料电池还未实现大规模化应用，主要限制因素是其阴极需要使用大量的铂作为催化剂，而铂价格昂贵，储量有限，研究发现将过渡金属与铂形成合金可有效提高铂基催化剂的活性，降低燃料电池中铂的使用量，同时通过将铂基合金进行有序化处理可以进一步提高其活性和稳定性，但是有序化过程中需要使用高温退火，会导致铂基纳米晶颗粒变大，降低铂的利用率。
3、研究发现燃料电池阴极催化剂中载体对于燃料电池性能也有着明显的影响，燃料电池催化剂载体的孔隙结构对于工况条件下铂基催化剂的利用率以及催化剂层的传质有着重要影响，但是对于燃料电池载体的设计和制备方法的研究尚处于起步阶段，要想进一步提高燃料电池催化剂的使用性能实现大规模商用，新型载体的设计与制备方法的研究就显得尤为迫切。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂及其制备方法与应用，其旨在解决现有催化剂pt易被离聚物毒化而导致pt的利用率较低及氧气传输阻力较大而导致性能较差的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：p>
3、(1)将有机高分子、co掺杂zif8、氧化物造孔剂、n,n-二甲基甲酰胺混合分散均匀得到静电纺丝液，进而通过静电纺丝机制备得到conc纤维前驱体，再将得到的conc纤维前驱体进行碳化以得到conc纤维；
4、(2)对得到的conc纤维采用刻蚀液进行刻蚀以得到介孔conc纤维；
5、(3)将得到的介孔conc纤维分散于溶剂中并负载铂钴合金纳米晶，进而得到介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂。
6、进一步地，负载铂钴合金纳米晶后在氩气氢气混合气中进行高温退火，以得到介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂。
7、进一步地，所述氧化物造孔剂为纳米气相亲水性二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化钙中的一种或几种形成的混合物。
8、进一步地，co掺杂zif8的制备步骤为：首先将二甲基咪唑和造孔剂超声分散在甲醇溶液中得到a溶液，将六水硝酸钴与六水硝酸锌溶于甲醇溶液中得到b溶液，然后将b溶液滴加在a溶液中，室温反应后得到co掺杂zif8。
9、进一步地，介孔conc纤维通过乙二醇法、浸渍法或者油胺法负载铂钴合金纳米晶。
10、进一步地，所述铂钴合金纳米晶的原子结构为l10有序结构，铂:钴的原子比为1:1。
11、进一步地，所述铂钴合金纳米晶的粒径为4nm～6nm，负载量为20wt％～40wt％。
12、本专利技术还提供了一种介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂，所述催化剂是采用如上所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法制备而成的，其包括介孔conc纤维及铂钴合金纳米晶，所述介孔conc纤维作为载体；所述铂钴合金纳米晶为有序金属间相结构纳米晶，其负载于所述介孔conc纤维的介孔内。
13、进一步地，所述催化剂为一维线性结构m；所述介孔conc纤维的孔径为4nm～10nm，孔容积为(0.27cm3/g～0.88cm3/g]。
14、本专利技术还提供一种如上所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂在质子交换膜燃料电池阴极催化层中的应用。
15、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂及其制备方法与应用主要具有以下有益效果：
16、1.本专利技术在制备过程中引入氧化物作为模板(造孔剂)，这类造孔剂在高温下不发生反应因此被称为硬模板，通过后续的处理祛除，即可起到造孔作用，使用该硬模板法制备的介孔碳材料即使高温下碳化硬模板较为稳定也不会发生反应、收缩等不良现象，因此不会影响后续造孔，所制备得到的介孔碳载体的孔径为4nm～10nm，孔容积可达0.88cm3/g，使得制备得到的碳载体具有较高石墨化程度的同时还保留了丰富的孔结构，富介孔且石墨化程度高的碳载体在燃料电池中应用会具有更优异传质性能和稳定性。
17、2.通过静电纺丝法制备得到的一维碳纤维状的碳材料是由连续的碳原子形成一维纤维结构，这类结构相较于球形碳，电子可以通过连续的碳原子进行导电，具有更优的电子导电性，并且使用本专利技术制备的催化剂应用于燃料电池阴极，可以形成网状结构的催化层，使得催化剂层具有更丰富的孔隙结构及大孔结构(300nm～400nm)，有利于氧气的传输和水的排出，提高了燃料电池的传质性能。
18、3.催化剂通过高温退火实现相转变以形成有序金属间相，传统的制备方法在这一过程中易导致纳米晶的团聚；然而，本专利技术采用基于介孔结构碳载体的制备方法，铂钴合金纳米晶位于介孔内，受到一定的限域效应影响，在高温下能够有效避免团聚现象，因此本专利技术可制备出粒径较小的铂钴有序金属间相纳米晶。
19、4.铂钴合金纳米晶被置于介孔内，可防止离聚物直接接触铂钴纳米晶表面，以免造成毒化。同时，介孔结构的限域效应可确保铂钴纳米晶在燃料电池工况条件下不易团聚，因此提升了催化剂的稳定性。
20、5.铂钴纳米晶与载体中的conc产生相互作用，可以优化铂钴纳米晶的电子结构，使其具有更优的含氧中间体的吸附能，并且这种相互作用，也能够加强铂钴纳米晶在载体中的锚定，避免在燃料电池工况下纳米晶的团聚和脱落而造成活性下降。
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1.一种介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：负载铂钴合金纳米晶后在氩气氢气混合气中进行高温退火，以得到介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂。
3.如权利要求1所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述氧化物造孔剂为纳米气相亲水性二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化钙中的一种或几种形成的混合物。
4.如权利要求1所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：Co掺杂ZIF8的制备步骤为：首先将二甲基咪唑和造孔剂超声分散在甲醇溶液中得到A溶液，将六水硝酸钴与六水硝酸锌溶于甲醇溶液中得到B溶液，然后将B溶液滴加在A溶液中，室温反应后得到Co掺杂ZIF8。
5.如权利要求1-4任一项所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：介孔CoNC纤维通过乙二醇法、浸渍法或者油胺法负载铂钴合金纳米晶。
6.如权利要求1-4任一项所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金
7.如权利要求6所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述铂钴合金纳米晶的粒径为4nm～6nm，负载量为20wt％～40wt％。
8.一种介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂，其特征在于：所述催化剂是采用权利要求1-7任一项所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法制备而成的，其包括介孔CoNC纤维及铂钴合金纳米晶；所述铂钴合金纳米晶为有序金属间相结构纳米晶，其负载于所述介孔CoNC纤维的介孔内。
9.如权利要求8所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂，其特征在于：所述催化剂为一维线性结构；所述介孔CoNC纤维的孔径为4nm～10nm，孔容积为(0.27cm3/g～0.88cm3/g]。
10.一种权利要求8或者9所述的介孔CoNC纤维复合铂钴合金催化剂在质子交换膜燃料电池阴极催化层中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：负载铂钴合金纳米晶后在氩气氢气混合气中进行高温退火，以得到介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂。
3.如权利要求1所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述氧化物造孔剂为纳米气相亲水性二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化钙中的一种或几种形成的混合物。
4.如权利要求1所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：co掺杂zif8的制备步骤为：首先将二甲基咪唑和造孔剂超声分散在甲醇溶液中得到a溶液，将六水硝酸钴与六水硝酸锌溶于甲醇溶液中得到b溶液，然后将b溶液滴加在a溶液中，室温反应后得到co掺杂zif8。
5.如权利要求1-4任一项所述的介孔conc纤维复合铂钴合金催化剂的制备方法，其特征在于：介孔conc纤维通过乙二醇法、浸渍法或者油胺法负载铂钴合金纳米晶。
6.如...
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