本申請涉及燃料電池催化劑領域，具體涉及一種微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料、催化劑、制備方法及其應用，用于提高質子交換膜燃料電池（pemfc）催化劑的穩定性和耐腐蝕性。
背景技術：
1、質子交換膜燃料電池（pemfc）因綠色環保、高效燃料利用率等優勢，在能源交通、航空航天等領域具有重要應用價值。催化劑作為其核心部件，性能直接受碳載體材料影響。碳材料因高導電性和孔隙結構成為常用載體，但其在強酸性、高電位等極端環境下易被腐蝕，導致催化劑活性下降。傳統高溫煅燒法處理碳載體存在處理時間長、加熱不均勻、耐腐蝕性不足的缺陷。磷摻雜雖能提升碳載體導電性和耐腐蝕性，但傳統方法（如高溫煅燒）仍存在處理不均勻、效率低的問題，難以滿足燃料電池對穩定性的嚴苛需求。
2、因此，開發一種微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料、催化劑、制備方法及其應用，用于解決傳統高溫煅燒法及磷處理技術存在處理時間長、加熱不均勻、碳載體耐腐蝕性不足的缺陷，導致催化劑穩定性和活性下降等問題，具有重要的研究意義和應用價值。
技術實現思路
1、本申請的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提供了一種微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料、催化劑、制備方法及其應用，通過微波輔助磷酸處理碳載體材料，利用微波的快速均勻加熱和非熱效應，實現磷原子高效摻雜和碳載體石墨化程度提升，從而增強碳載體的耐腐蝕性和催化劑穩定性。
2、為了實現上述申請目的，本申請采用了以下技術方案：一種微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料，碳載體材料包含碳和磷元素，其中磷元素的重量百分比為4-6wt%；
3、碳載體材料的拉曼光譜id/ig值為1.15-1.20，以表明石墨化程度提升；
4、碳載體材料以介孔結構為主，比表面積為500-600?m2/g，微孔孔容≤0.02?cm3/g。
5、進一步地，碳載體材料由導電炭黑經微波輔助磷酸處理制得，導電炭黑為科琴黑ecp300j、科琴黑ecp600jd、xc72r或cabot?bp2000中的一種。
6、一種上述的微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料的制備方法，包括以下步驟：
7、s1、將導電炭黑與磷酸溶液混合浸漬，得到預處理材料；
8、s2、將預處理材料在惰性氣氛下進行微波輻照處理，得到磷摻雜碳載體材料。
9、進一步地，s1步驟中，將導電炭黑均勻地置于石英舟皿中，逐滴加入60-70wt%的h3po4溶液，控制固液比為1?g/(15-18)?ml，浸漬1-2?h。
10、進一步地，s1步驟中，將浸漬后的材料轉移至管式爐，在氬氣氛圍中以5?℃/min的升溫速率加熱至100-250?℃，保溫1-3?h，自然冷卻。
11、進一步地，s2步驟中，將預處理后的材料轉移至微波反應容器，在300-500?sccm氬氣流量下，以100-600?w的微波功率處理10-100?s；冷卻至室溫后，用純水洗滌至中性，抽濾、真空干燥并研磨，得到碳載體材料。
12、一種基于上述的微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料的催化劑，催化劑包含上述的碳載體材料、鉑和鈷，其中碳載體材料、乙酰丙酮鉑和乙酰丙酮鈷的質量比為5:4:4，鉑鈷合金納米顆粒的粒徑為2.5-3.5?nm。
13、進一步地，前驅體制備：將碳載體材料、乙酰丙酮鉑、乙酰丙酮鈷溶于丙酮，在50-60?℃、80-100?r/min條件下旋蒸0.5-1?h，得到前驅體粉末；
14、高溫熱還原：將前驅體粉末置于管式爐中，在氫氣/氬氣混合氣體氛圍中，以5?℃/min升溫速率加熱至800-900?℃，保溫1?h；
15、退火處理：以5?℃/min降溫速率降至600-700?℃，保溫5-6?h，得到催化劑。
16、進一步地，氫氣/氬氣混合氣體中氫氣和氬氣的體積比為1:9。
17、上述的催化劑的應用，催化劑用于質子交換膜燃料電池。
18、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
19、1.效率顯著提升：微波輔助處理時間短（秒級至分鐘級），加熱均勻，能耗低于傳統高溫煅燒法。
20、2.結構性能優化：磷摻雜均勻（p含量5.63wt%），碳載體石墨化程度提高（id/ig值從1.25降至1.20），表面缺陷減少，耐腐蝕性顯著增強（氧化電流密度降低、累計氧化電荷減少）。
21、3.催化性能提升：負載的ptco合金納米顆粒粒徑更均勻（3nm?vs?4nm），無團聚，作為質子交換膜燃料電池催化劑的應用時，額定功率密度顯著提升，在進行5000圈加速衰減測試后，電位損失和功率密度損失小，表現出高催化活性和穩定性。
22、4.工藝適用性強：成本低、操作簡便，適用于工業化生產，可拓展至其他碳材料（如微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料c72r、bp2000）和催化劑體系（如ptfe、ptni合金）。
1.微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料，其特征在于，所述碳載體材料包含碳和磷元素，其中磷元素的重量百分比為4-6wt%；
2.根據權利要求1所述的碳載體材料，其特征在于，所述碳載體材料由導電炭黑經微波輔助磷酸處理制得，所述導電炭黑為科琴黑ecp300j、科琴黑ecp600jd、xc72r或cabotbp2000中的一種。
3.一種權利要求1或2所述的微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，s1步驟中，將導電炭黑均勻地置于石英舟皿中，逐滴加入60-70wt%的h3po4溶液，控制固液比為1?g/(15-18)?ml，浸漬1-2?h。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，s1步驟中，將浸漬后的材料轉移至管式爐，在氬氣氛圍中以5?℃/min的升溫速率加熱至100-250?℃，保溫1-3?h，自然冷卻。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，s2步驟中，將預處理后的材料轉移至微波反應容器，在300-500?sccm氬氣流量下，以100-600?w的微波功率處理10-100?s；冷卻至室溫后，用純水洗滌至中性，抽濾、真空干燥并研磨，得到所述碳載體材料。
7.一種基于權利要求1-2任一項所述的微波輔助磷酸處理氧還原的碳載體材料的催化劑，其特征在于，所述催化劑包含權利要求1-2任一項所述的碳載體材料、鉑和鈷，其中碳載體材料、乙酰丙酮鉑和乙酰丙酮鈷的質量比為5:4:4，鉑鈷合金納米顆粒的粒徑為2.5-3.5nm。
8.一種權利要求7所述的催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述氫氣/氬氣混合氣體中氫氣和氬氣的體積比為1:9。
10.權利要求7所述的催化劑的應用，其特征在于，所述催化劑用于質子交換膜燃料電池。