[发明专利]一种燃料电池用担载型催化剂及其应用

权利要求书

1.一种燃料电池用担载型催化剂，所述催化剂以间苯二酚、甲醛、生物含氮大分子化合物为原料，所述生物含氮大分子化合物为钴胺素、叶绿素、血红素及其衍生物中的一种或二种以上，采用如下过程制备而成：

（1）将间苯二酚和溶剂A按0.1～10ml溶剂/1g间苯二酚的比例混合配制溶液B；

（2）向溶液B中加入质量浓度为20～40%的甲醛溶液，间苯二酚和甲醛的摩尔比为1:1～4:1，在20～100℃环境中持续搅拌直至反应形成溶胶凝胶前驱体；

（3）在步骤（2）所得到的溶胶凝胶前驱体中，在20～70℃的条件下，用0.5～2M氨水或者0.5～2M草酸逐滴滴加至液态前驱体固化为固体凝胶，得到凝胶C；

（4）将凝胶C干燥老化处理3～12天，取出后粉碎研磨，得到固体粉末D；

（5）将固体粉末D于600～1200℃惰性气氛处理1～10小时，惰性气氛气体吹扫至室温即得到碳凝胶载体；

（6）将生物含氮大分子化合物和溶剂A按0.1～100ml溶剂/1g生物含氮大分子化合物的比例混合配制溶液E，惰性气氛保护搅拌0.5～4小时；

（7）将在步骤（5）里得到的碳凝胶载体，按0.1～10g载体/1g生物含氮大分子化合物的量加入到步骤（6）所形成的溶液中，惰性气氛保护搅拌0.5～4小时，后置于80℃～100℃水浴或油浴中加热搅拌蒸干溶剂，得到固体粉末F；

（8）将步骤（7）中得到的固体粉末F于500～1200℃氮化气氛处理1～10小时，惰性气氛气体吹扫至室温即得到所需的担载型催化剂。

2.按照权利要求1所述的担载型催化剂，其特征在于：所述惰性气氛采用的气体为氮气、氩气或二氧化碳气体中的一种或二种以上的体积混合比例任意的混合气体。

3.按照权利要求1所述的担载型催化剂，其特征在于：所述干燥处理方法包括CO₂超临界干燥、真空干燥或冷冻干燥，其中CO₂超临界干燥条件为40～55℃、11～16Mpa，得到气凝胶；真空干燥条件为50～90℃、-0.1～-0.09Mpa，得到干凝胶；冷冻干燥条件温度低于溶剂凝点、常压，得到冻凝胶。

4.按照权利要求1所述的担载型催化剂，其特征在于：所述溶剂A为水、乙醇、异丙醇或乙二醇中的一种或两种以上的混合物；

当溶剂为水时的环境温度为20～80℃，溶剂为乙醇时的环境温度为20～78℃，溶剂为异丙醇时的环境温度为20～82℃，溶剂为乙二醇的搅拌环境温度为60～100℃；

当溶剂A为两种以上的混合物时，环境温度按照混合物中较高的溶剂环境温度计算。

5.按照权利要求1所述的担载型催化剂，其特征在于：所述氮化气氛为体积比为5-90%的NH₃/N混合气₂、NH3、CH₃CN或HCN中的一种或二种以上。

6.一种如权利要求1-5中任一所述担载型催化剂的应用，其特征在于：所述担载型催化剂作为阴极催化剂用于质子交换膜燃料电池阴极中。