碳化钨纳米纤维氧还原催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101869842A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101869842A(43)申请公布日2010.10.27(21)申请号201010197465.2(22)申请日2010.06.11(71)申请人哈尔滨工业大学深圳研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽深圳大学城哈工大校区(72)发明人于杰邱业君周晓松史童男(74)专利代理机构深圳市科吉华烽知识产权事务所44248代理人胡吉科(51)Int.Cl.B01J27/22(2006.01)B01J27/24(2006.01)D01D1/02(2006.01)D01D5/00(2006.01)H01M4/90(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称碳化钨纳米纤维氧还原催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种碳化钨纳米纤维氧还原催化剂及其制备方法和应用，所述碳化钨纳米纤维氧还原催化剂，氮的掺杂量为0.1～5％，平均直径为60～200nm。本发明所述的直径可以在较大范围内调变，不含有任何贵金属成分，平均直径在60～200nm，最细可以达到40nm左右的碳化钨纳米纤维高效氧还原催化剂。本发明中制备的碳化钨纳米纤维在碱性电解液中表现出十分优异的氧还原催化性能，具有很乐观的应用前景。本发明提供的制备碳化钨纳米纤维的方法工艺简单易行、所用原料及设备廉价，能够规模化生产。CN1086942ACN101869842A权利要求书1/1页1.一种碳化钨纳米纤维氧还原催化剂，其特征是：所述碳化钨纳米纤维氮的掺杂量为0.1～5％，平均直径为60～200nm。2.一种制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，包括如下步骤：A)配置电纺溶液，并通过溶液静电纺丝制备含有钨源和聚合物的复合纤维前驱体；B)对步骤A)制得的含有钨源和聚合物的复合纤维前驱体进行热处理，所述热处理为将含有钨源和聚合物的复合纤维前驱体依次进行氧化、氮化和碳化处理，得到碳化钨纳米纤维。3.如权利要求2所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述配置电纺溶液包括将含钨原料和聚合物加入溶剂中，在室温下搅拌0.5-12h，形成均一稳定的溶液；所述的含钨原料为六氯化钨(WCl6)或偏钨酸铵((NH4)6H2W12O40·XH2O，英文缩写为AMT)；所述聚合物为聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种；所述溶剂为水、乙醇、丙酮、四氢呋喃(THF)或二甲基甲酰胺(DMF)中的一种；含钨原料和聚合物的质量百分浓度范围分别为1-30％和3-18％。4.如权利要求3所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述钨原料为偏钨酸铵((NH4)6H2W12O40·XH2O，英文缩写为AMT)，所述聚合物为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，将所述的偏钨酸铵和聚乙烯吡咯烷酮配成水溶液进行静电纺丝，偏钨酸铵的浓度为5-15％，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为5-10％。5.如权利要求2～4任一项所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述的氧化为将电纺所得的含有钨源和聚合物的复合纤维前驱体，在空气或者氧气流中进行加热处理，处理温度为400-1000℃，处理时间可以为0.1-10h；制得氧化钨纳米纤维。6.如权利要求5所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述氮化为将氧化所得氧化钨纳米纤维置于NH3，或者N2，或者NH3/N2，或者NH3混合惰性气体，或者N2混合惰性气体保护下，在500-1100℃条件下加热处理0.1-10h，制备得到氮化钨纳米纤维。7.如权利要求6所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述的碳化为将氮化钨纳米纤维置于CH4/H2混合气氛中，在600-1200℃条件下加热处理0.5-8h，CH4/H2混合气氛的配比为10-90％/90-10％，制备得到碳化钨纳米纤维。8.如权利要求7所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述的氧化处理温度和时间分别为500-600℃和0.5-3h；所述氮化处理温度和时间分别为600-800℃和0.5-4h；所述碳化处理温度和时间分别为700-900℃和0.5-3h；所述CH4/H2混合气氛的配比为20-40％/80-60％。9.如权利要求2～4任一项所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法，其特征是：所述静电纺丝后的收集装置为金属平板、石墨纸、滚筒或点电极。10.权利要求方法2～4任一项所述的制备碳化钨纳米纤维氧还原催化剂的方法制备的碳化物纳米纤维，用作碱性电解质条件下的氧还原反应的催化剂。2CN101869842A说明书1/5页碳化钨纳米纤维氧还原催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及碳化钨纳米纤维氧还