【技术实现步骤摘要】
本申请涉及化石资源回收利用和燃料电池催化剂，具体涉及一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法、铂铁碳催化剂和应用。
技术介绍
1、固体聚合物膜电解质燃料电池（solid polymer membrane fuel cell，简称spmefc）是一种使用固态聚合物电解质作为离子传导介质的燃料电池。这种电池通常在较低的温度下运行，因此也被称作低温燃料电池（low-temperature fuel cell）。
2、固体聚合物膜电解质燃料电池主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板以及集流板等关键部件组成；其中，质子交换膜起到隔离燃料和氧化剂、传导质子（氢离子h+）和阻止电子通过的作用；催化剂层涂覆在质子交换膜的两侧，用于加速氢气的氧化反应（在阳极）和氧气的还原反应（在阴极）；气体扩散层则确保气体均匀传输并支撑催化剂；双极板用于分配反应气体、导电和散热；集流板则负责将多个单体电池连接起来形成电池堆，以提供足够的电压和功率。
3、目前spemfc普遍使用铂碳催化剂制备催化剂层，铂碳催化剂是一种将铂纳米颗粒负载在碳载体上的催化剂材料，其常用的碳载体为炭黑（例如卡博特xc-72等），由于炭黑与铂颗粒的结合不够紧密，负载铂催化剂颗粒的难度较高，通常需要对炭黑进行预处理，如此就增加了制备成本，并且制备过程较为复杂，不利于进行大规模工业化生产和应用。
4、为提高铂碳催化剂的性能和降低成本，研究人员对其制备方法和材料组成进行了大量研究，研究包括采用沉淀转化工艺、化学还原法和微波介电加热技术等方法来改善铂在碳载
5、因此，有必要开发一种制备简单、成本低且环境友好的铂碳催化剂的制备方法。
技术实现思路
1、基于此，本申请一个或多个实施例提供了一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法、铂铁碳催化剂和应用，本申请制备铂铁碳催化剂的方法大大简化了制备工序，降低了制备成本，原料成本低，试剂耗费少，制得的铂铁碳催化剂电化学活性高，活性颗粒与碳载体的结合强度高。
2、本申请的技术方案，包括如下步骤：
3、一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，包括：
4、将第一废橡胶粉进行热解处理，制得热解碳；
5、将所述热解碳与金属盐、络合剂和水混合，得到第一混合物；所述金属盐包括铂盐和铁盐；所述金属盐中的总金属阳离子与所述热解碳的总碳原子的摩尔比为（0.1~0.5）：1；
6、将所述第一混合物在搅拌下加热，制得溶胶；
7、所述溶胶经干燥处理后，得到干凝胶，所述干凝胶经煅烧处理，制得催化剂前驱体；
8、将第二废橡胶粉与所述催化剂前驱体混合，得到第二混合物；所述第二废橡胶粉的质量占所述第二混合物总质量的5%~20%；
9、将所述第二混合物进行微波辐射处理，制得所述铂铁碳催化剂。
10、在其中一实施例中，将第一废橡胶粉进行热解处理，制得热解碳，包括：
11、向所述第一废橡胶粉中通入第一惰性气体，在第一温度下处理第一时间，制得所述热解碳；
12、其中，所述第一温度为550℃~650℃，所述第一时间为2h~6h；
13、可选地，所述惰性气体的流速为150ml/min~250ml/min。
14、在其中一实施例中，所述铂盐和所述铁盐的摩尔比为（1~9）：1，
15、所述金属盐中的总阳离子与所述络合剂的摩尔比为1：（0.8~1.25）。
16、在其中一实施例中，将所述第一混合物在搅拌下加热，制得溶胶，包括：
17、将所述第一混合物在第一搅拌转速下，在第二温度下搅拌第二时间，得到所述溶胶；
18、其中，所述第一搅拌转速为600rpm~1000rpm，所述第二温度为50℃~70℃，所述第二时间为30min~90min。
19、在其中一实施例中，所述溶胶经干燥处理后，得到干凝胶，包括：
20、将所述溶胶在第一真空度下，在第三温度下旋转蒸发第三时间，得到湿凝胶；
21、将所述湿凝胶在第四温度下烘干第四时间，得到干凝胶；
22、所述第一真空度为0.01mpa~0.05mpa，所述第三温度为50℃~70℃，所述第三时间为0.3h~1h，
23、所述第四温度为70℃~90℃，所述第四时间为12h~24h。
24、在其中一实施例中，所述干凝胶经煅烧处理，制得所述催化剂前驱体，包括：
25、将所述干凝胶在第五温度下经第五时间，制得所述催化剂前驱体；
26、所述第五温度为330℃~450℃，所述第五时间为2h~4h。
27、在其中一实施例中，将所述第二混合物进行微波辐射处理，制得铂碳催化剂，包括如下步骤：
28、向将所述第二混合物中通入第二惰性气体，在第一微波功率下经第六时间，制得所述铂碳催化剂；
29、所述第一微波功率为400w~1000w，所述第六时间为10min~20min。
30、在其中一实施例中，所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法满足如下条件中的至少一种：
31、（1）所述铂盐包括氯铂酸、硝酸铂和醋酸铂中的至少一种；
32、（2）所述铁盐包括硝酸铁、硫酸亚铁和氯化铁中的至少一种；
33、（3）所述络合剂包括柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、乙酰丙酮、氨三乙酸、草酸、甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；
34、（4）所述水为去离子水。
35、一种上文所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法制得的铂铁碳催化剂，所述铂铁碳催化剂同时具备电催化性能和热催化性能。
36、一种上文所述的铂铁碳催化剂的应用，用于制备固体聚合物膜电解质燃料电池；和/或，
37、作为有机废弃物热催化制氢的脱氢催化剂。
38、本申请的技术方案针对当前固体聚合物膜电解质燃料电池的催化剂层材料存在的制备方法复杂、制备方法对环境不够友好以及碳载体原料成本高等问题，提供了一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，该方法以废橡胶为碳源和氢源，并通过采用合适的方法对金属组分进行负载，从而综合性地降低了铂碳催化剂的制备成本，同时还实现了对化石资源的高值化转化和回收利用。
39、本申请利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法相对于现有技术简化了制备工艺，无需使用强酸和强碱等危险试剂，节省了成本并且对环境友好，易于规模化放大生成，具有极大的应用潜力。
40、本申请利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法制备的铂碳催化剂中，金属元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，将第一废橡胶粉进行热解处理，制得热解碳，包括：
3.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，所述铂盐和所述铁盐的摩尔比为（1~9）：1，
4.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，将所述第一混合物在搅拌下加热，制得溶胶，包括：
5.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，所述溶胶经干燥处理后，得到干凝胶，包括：
6.根据权利要求5所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，所述干凝胶经煅烧处理，制得所述催化剂前驱体，包括：
7.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，将所述第二混合物进行微波辐射处理，制得铂碳铁催化剂，包括如下步骤：
8.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，满足如下条件中的至
9.一种权利要求1~8任一项所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法制得的铂铁碳催化剂，所述铂铁碳催化剂同时具备电催化性能和热催化性能。
10.一种权利要求9所述的铂铁碳催化剂的应用，其特征在于，用于制备固体聚合物膜电解质燃料电池；和/或，
...【技术特征摘要】
1.一种利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，将第一废橡胶粉进行热解处理，制得热解碳，包括：
3.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，所述铂盐和所述铁盐的摩尔比为（1~9）：1，
4.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，将所述第一混合物在搅拌下加热，制得溶胶，包括：
5.根据权利要求1或2所述的利用废橡胶粉制备铂铁碳催化剂的方法，其特征在于，所述溶胶经干燥处理后，得到干凝胶，包括：
6.根据权利要求5所述的利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王君，林浩，赵耀洪，李义涛，郭英伦，廖汉东，姚峤鹏，张冲，陈伟泽，
申请(专利权)人：广东新型储能国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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