[发明专利]氧化改进型静电纺丝制备碳纳米纤维基非贵金属催化剂的方法

摘要

本发明公开了碳纳米纤维及燃料电池催化剂技术领域的一种氧化改进型静电纺丝制备碳纳米纤维基非贵金属催化剂的方法。本发明的方法为将至少一种过渡金属盐与聚丙烯腈溶于溶剂，形成前躯体溶液；将前躯体溶液通过一定的参数条件下静电纺丝得到含铁的聚丙烯腈纳米纤维；将含铁的聚丙烯腈纳米纤维在含有微量氧化性气体的气氛下热处理，得到被微量氧化性气氛改进的含过渡金属与氮元素的碳纳米纤维。本发明的原料价格较低，操作简便可控，易操作，可以调控催化剂的表面结构，制备的氧化改进型碳纳米纤维基非贵金属催化剂表现对氧还原反应的良好催化活性。整个制备过程可以和传统的碳纤维工艺结合，具有将非贵金属阴极催化剂实现规模化、产业化的前景。

主权项

氧化改进型静电纺丝制备碳纳米纤维基非贵金属催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将至少一种过渡金属盐与聚丙烯腈溶于溶剂中，形成前躯体溶液；（2）将前躯体溶液通过静电纺丝的方法得到有机纳米纤维，具体过程如下：a.将前驱体溶液放入注射器中，并通过一导管连接到一金属接头上，使用流量控制器控制前驱体溶液保持流速在0.1～10sccm；b.使用平板电极、平行金属板电极或者可转动的滚筒电极作为接收电极；c.将高压发生装置的两极分别连接在金属接头和接收电极上，金属接头的下端和接收电极保持5～50cm，通过高压发生装置提供1～60kV的高压；d.在温度范围为10～40℃、湿度范围为10‑80%下，得到规则的或者无规则的有机纳米纤维；（3）将有机纳米纤维在含有微量氧化性气体的气氛下进行热处理，得到含过渡金属与氮元素的碳纳米纤维。