[发明专利]中空CeO2

说明书

本发明公开了一种中空CeO₂球@Co‑N/C纳米复合材料及其制备方法和应用，包括：将铈盐与聚多巴胺纳米小球接触反应，经空气梯度煅烧，得到中空CeO₂球；在第二溶剂中，将中空CeO₂球、钴源、D‑(+)葡萄糖胺盐酸盐进行接触反应以制得中空CeO₂球@Co‑N/C前驱体；将中空CeO₂球@Co‑N/C前驱体在氮气气氛下进行煅烧。该复合材料的催化性能与Pt和Pt基催化剂相当，催化性能的好，而且能够与降低催化剂的成本，具有氧还原催化性能的稳定性和甲醇耐受性。该复合材料能够高效催化燃料电池阴极氧还原反应，而且其制备方法具有绿色、清洁、高效、简单成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及复合材料制备及氧还原催化领域，具体地，涉及一种中空 CeO₂球@Co-N/C纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源资源的消耗与环境污染问题的加剧，燃料电池作为能量的转化和储存装置成为当今研究热点。Pt基催化剂、非金属掺杂碳基催化剂、以及非贵金属掺杂碳基催化剂等均为研究热点。而对燃料电池性能影响较大的阴极催化剂铂基催化剂价格昂贵，且稳定性和甲醇耐受性都很差，阻碍了其商业化应用。为研究价格低廉且稳定性、甲醇耐受性均良好的燃料电池阴极 ORR催化剂尤为迫切。

本发明的目的是提供一种催化性能与Pt和Pt基催化剂相当的复合材料，从而不仅得到催化性能的好的复合材料，而且能够降低催化剂的成本，另外提高复合材料的氧还原催化性能的稳定性和甲醇耐受性。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空CeO₂球@Co-N/C纳米复合材料及其制备方法和应用，该中空CeO₂球@Co-N/C纳米复合材料的催化性能与Pt和Pt 基催化剂相当，催化性能的好，而且与Pt和Pt基催化剂相比，能够与降低催化剂的成本，另外提高复合材料的氧还原催化性能的稳定性和甲醇耐受性。该中空CeO₂球@Co-N/C纳米复合材料能够高效催化燃料电池阴极氧还原反应；而且其制备方法具有绿色、清洁、高效、简单成本低廉等优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种中空CeO₂球@Co-N/C纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将加热分散在第一溶剂中的铈盐与聚多巴胺纳米小球接触反应，对所得的产物进行洗涤、干燥，经空气梯度煅烧，得到中空CeO₂球；(2)在第二溶剂中，将中空CeO₂球、钴源、D-(+)葡萄糖胺盐酸盐进行接触反应以制得中空CeO₂球@Co-N/C前驱体；(3)将中空 CeO₂球@Co-N/C前驱体在氮气气氛下进行煅烧以制得所述中空CeO₂球 @Co-N/C纳米复合材料。

本发明还提供一种由前文所述的制备方法制得的中空CeO₂球@Co-N/C 纳米复合材料。

不仅如此，本发明还提供一种如前文所述的中空CeO2球@Co-N/C纳米复合材料在氧还原催化反应中的应用。