【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔碳负载金属电催化剂的制备方法，属于电解水制氢、燃料电池催化剂相关新能源材料。
技术介绍
1、
2、目前商用电解水制氢催化剂、燃料电池氧还原催化剂、氢气氧化催化剂为多孔碳负载金属铂，其制备过程复杂，成本高，铂纳米颗粒容易团聚，载体的孔径分布不利于电解液的流通和气体的溢出。在高活性、高稳定性、低成本的需求指引下，低铂催化剂和非铂催化剂成为两个重要的研究方向。低铂催化剂通过改变催化剂结构和与其它金属合金化降低铂的用量，非铂催化剂通过用非贵金属催化剂来代替金属铂，现阶段均难以应用于商业化量产。
3、喷雾干燥法是一种常见的粉体制备方法，可以非常快速地在一个步骤中将溶液（或浆液）制成干燥粉末，是制备催化剂常用的方法之一。其操作简单、可以连续化生产，非常适于工业化生产。
4、由上述分析可知，利用喷雾干燥法结合模板法制备多孔碳负载金属电催化剂，负载的金属可以是原子、团簇、颗粒等多种尺寸类型，可以降低电催化剂的成本，其高比表面积和多孔性可以促进传质，负载的金属纳米颗粒可以提高其电催化性能。该制备方法可实现电催化剂的宏量制备。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术的目的在于开发一种多孔碳负载金属电催化剂的制备方法。该方法所制备的电催化剂是由多孔碳负载许多金属（原子、团簇或颗粒）组成的，并呈球形三维多孔网络状结构。其中，球的尺寸在0.1～100μm，三维多孔网络有很多大孔和介孔，大孔孔径在0.1～10μm，大孔孔壁上分布有2～50nm
2、为了实现上述目的，本专利技术采用技术方案如下：
3、一种多孔碳负载金属电催化剂的制备方法，包括下列步骤：
4、(1)将水溶性碳源、金属盐和模板溶于水，得到前驱体溶液；
5、(2)将步骤(1)中所得溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
6、(3)将步骤(2)中所得前驱体粉末在保护气氛下，加热到500～900℃，并保温一段时间，随炉冷却至室温；
7、(4)将步骤(3)中所得产物，进行水洗、干燥，以去除其中的模板残留物，并得到多孔碳负载金属纳米颗粒电催化剂；
8、进一步地，(1)中的模板包括但不限于聚苯乙烯小球、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅小球、金属有机框架、氯化锂、氯化钠、氯化钾、碳酸钠等可以在水中均匀分散的一种或多种模板材料混合。
9、进一步地，(1)中碳源包括但不限于聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸铵、葡萄糖、壳聚糖、柠檬酸等水溶性含碳有机分子中的一种或多种混合。
10、进一步地，(1)中所述金属盐包括但不限于氯铂酸、四氯化铂、氯铂酸钾、氯铂酸铵、六氯铂酸钠、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、硝酸锰、硝酸锌、硝酸银、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化铜、水合氯化钌、氯化锰、氯化铱、氯化银、氯化钯等可溶性金属盐中的一种或两种以上组合。
11、进一步地，(1)中水溶性碳源、金属盐、水溶性模板的摩尔比为(0.1～100):(0.1～100):(1～1000)，充分搅拌得到混合溶液。
12、进一步地，(3)中惰性气氛为氦气、氩气、氮气、氢气中的一种或两种；加热时升温速率为0.5～20℃/min。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：(1)整体工艺简单，成本低廉，可以连续化生产；（2）可以通过改变金属盐的种类和投料比来增加金属种类和尺寸的多样性，从而调节其催化性能；（3）通过改变碳源的种类可以调节碳的亲疏水性，从而可改变作为亲水性或疏水性催化剂。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多孔碳负载金属电催化剂的制备方法，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中的模板包括可以在水中均匀分散或溶解的聚苯乙烯小球、聚甲基丙烯酸甲酯小球、二氧化硅小球、金属有机框架、氯化锂、氯化钠、氯化钾、碳酸钠的一种或多种模板材料混合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中碳源包括水溶性含碳有机分子聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸铵、葡萄糖、壳聚糖、柠檬酸中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中所述金属盐包括氯铂酸、四氯化铂、氯铂酸钾、氯铂酸铵、六氯铂酸钠、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜、硝酸锰、硝酸锌、硝酸银、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化铜、氯化钌、氯化锰、氯化铱、氯化银、氯化钯中的一种或两种以上组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中水溶性碳源、金属盐、模板的摩尔比为(0.1～100):(0.1～100):(1～1000)，充分搅拌得到混合溶液。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(3)中气氛为氦气、氩气、氮
...【技术特征摘要】
1.一种多孔碳负载金属电催化剂的制备方法，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中的模板包括可以在水中均匀分散或溶解的聚苯乙烯小球、聚甲基丙烯酸甲酯小球、二氧化硅小球、金属有机框架、氯化锂、氯化钠、氯化钾、碳酸钠的一种或多种模板材料混合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中碳源包括水溶性含碳有机分子聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸铵、葡萄糖、壳聚糖、柠檬酸中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，(1)中所述金属盐包括氯铂酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：刁乐晨，梁洪年，冯国洲，范宇昕，王健桦，周晋，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。