科创中国

本发明公开了一种碳氮纳米管包裹纳米金属粒子的制备方法，涉及燃料电池电极材料的制备技术领域，所述方法包括以下步骤：步骤1、生成包含金属纳米粒子的前驱体；步骤2、将三聚氰胺与乙醇的混合溶液加入前驱体，先超声1小时，再静置12小时；步骤3、在室温下，用离心机，对步骤2中的生成品进行离心分离5分钟，然后将离心管的上层液体倒出，加入乙醇清洗，共清洗三遍，制成样品；步骤4、将制成样品干燥4小时，得到干燥样品；步骤5、将干燥样品在N2下升温至500℃-800℃，并保持3小时，制成碳氮纳米管包裹纳米粒子的复合材料。本发明制备的复合材料具备低还原电位、高电流密度和好的稳定性，而且价格便宜，有广泛的应用前景。

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是寻求一种合成碳氮纳米管包裹纳米金属粒子的方法，并将合成的碳氮纳米管包裹金属纳米粒子直接应用于燃料电池的氧电还原反应，表现出低的电还原电位和高的反应活性。

传统能源，如煤、石油、天然气等矿物能源的大量使用，导致二氧化碳的过度排放，引发日益严峻的社会和环境问题。新能源材料和新能源技术日益受到人们的关注和研究。氢-氧燃料电池反应，理论上以水为燃料，通过电池反应将化学能转换为电能，整个过程零排放，实现能量的循环利用。其中，氧电化学还原反应作为其半反应过程，要求低的还原电位、高的电流密度和好的稳定性等。

目前，最常用的电极材料是铂碳(Pt/C)电极材料。众所周知，铂(Pt)作为贵金属，价格高、储量少，很难得到广泛的应用。其他贵金属，如金(Au)、钯(Pd)和钌(Ru)等也得到一定的研究，虽然这些贵金属的反应活性和性质得到一定程度的改进，但相对昂贵的铂，并没有表现出较大的成本优势。另外，由于过渡金属具有储量大、制备方法简单和价格便宜等优点，有很多研究集中研究过渡金属及其氧化物，如铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)及其氧化物。将制备的Co3O4纳米粒子用作氧还原电极材料，其还原电位性能接近于商用的铂碳电极材料。但由于过渡金属氧化物在反应中容易被腐蚀，因此稳定性较差；而且过渡金属氧化物的导电性较差，因此在反应中的反应活性也较差。为了解决上述问题，将金属或者金属氧化物与导电性好的材料，如碳材料(包括碳纳米管、石墨烯类纳米片状材料和其他纳米材料等)，进行复合，形成功能纳米材料，使其兼具好的稳定性和好的反应活性。

此技术是青岛大学焦吉庆研发，青岛大学，位于山东省青岛市。培养高等学历人才，促进科技文化发展。

与现有技术相比，此技术产生的效益：本发明使得碳氮纳米管与金属纳米粒子同时生成，使得金属纳米粒子包裹在碳氮纳米管的内部。碳氮碳纳米管结合金属纳米粒子有效提高复合材料的导电性，也提高复合材料在电化学反应中的活性。这种碳氮包裹的结构有效地保护金属纳米粒子在电化学反应中的稳定性，提高了材料的使用寿命。相对于铂碳电极材料，碳氮纳米管包裹的金属纳米粒子的价格便宜，在燃料电池和电解水等领域具有潜在的应用前景。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。