[发明专利]一种直接甲醇燃料电池碳载Pt基催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种直接甲醇燃料电池碳载Pt基催化剂的制备方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)直接采用甲醇作为燃料，不需要经过重整得到富氢的燃料气，甲醇具有来源丰富、价格便宜、毒性小、易于携带和储存等优点，而且具有较高的电催化活性。但是长期以来直接甲醇燃料电池的发展受到了两个关键问题的困扰：(1)阳极对甲醇的电催化性能差；(2)甲醇的渗透使阴极性能减退。可见，开发高效的阳极电催化剂是直接甲醇燃料电池领域必须解决的问题之一。迄今为止，能在较低温度下和酸性电解质中较好的吸附和催化氧化甲醇的主要是Pt系金属催化剂。目前该种催化剂的制备方法主要有浸渍还原法和溶胶法：(1)浸渍还原法是将载体在一定的溶剂如水、乙醇、异丙醇或其混合物中分散均匀，选择加入一定的贵金属前驱体如氯铂酸(H₂PtCl₆·H₂O)或三氯化钌(RuCl₃)浸渍到载体孔内，调节至合适的pH值，在一定的温度下用过量还原剂如HCHO、NaBH₄、乙二醇、H₂等还原得到所需的担载型催化剂，但是，这种方法制备的催化剂或是因为团聚使颗粒粒径偏大，降低催化剂性能(NaBH₄等溶液为还原剂)，或是因为反应温度过高，危险性加大(H₂为还原剂)；(2)胶体法是在特定的溶剂中，先将催化剂的贵金属前驱体制备为金属胶体，然后吸附或沉积到载体上；或者是形成特定的贵金属氧化物胶体，然后还原并同时吸附于载体上，从而制备出载体-金属催化剂，但是，这种方法操作复杂，反应条件比较苛刻，通常需要安装回流装置，通N₂保护，反应温度也是130℃以上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、安全简单的直接甲醇燃料电池碳载Pt基催化剂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种直接甲醇燃料电池碳载Pt基催化剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)先将碳载体分散于二次蒸馏水中，然后加入Pt金属化合物水溶液或Pt金属化合物和其它金属化合物的混合物水溶液，其中碳载体与Pt的质量百分比为8：2～9：1，超声分散；

(2)然后在60℃～90℃下磁力搅拌使溶剂即水挥发，得到干粉体；

(3)用乙二醇将干粉体分散，在30℃～60℃下加入还原剂还原，得到碳载Pt或Pt基催化剂。

步骤1中，所述碳载体为碳粉、碳纳米管、碳纤维或碳纳米分子筛。

步骤1中，所述其它金属化合物优选Ru、Mo或W金属化合物，Pt与所述其它金属的原子个数比为1：1～2：1。

步骤3中，所述还原剂为NaBH₄或HCHO，还原剂的用量过量5～10倍。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本方法操作简单安全，乙二醇既做溶剂又可做为保护剂，所以催化剂制备过程中无需表面活性剂、稳定剂或功能分子等，适合工业化规模生产。

(2)制得碳载Pt催化剂或碳载Pt基复合催化剂均表现很好的电催化甲醇氧化活性。

附图说明

图1为实施例1的Pt/CNTs与商业Pt/C在1mol/LCH₃OH+0.5mol/LH₂SO₄中的循环伏安图。

图2为本发明制备的Pt-Ru/CNTs、与商业PtRu/C在1mol/LCH₃OH+0.5mol/LH₂SO₄中的循环伏安图。

图3为本发明制备的Pt/CNTs、Pt-H_xMoO₃/CNTs在0.5mol/LH₂SO₄中的循环伏安图。

图4为本发明制备的Pt/CNTs、Pt-Ru/CNTs的XRD图。

图5为本发明制备的Pt-H_xMoO₃/CNTs的EDS图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1