[发明专利]燃料电池催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池催化剂，其特征在于，包括作为催化剂载体的纳米炭微球以及负载于所述纳米炭微球上的金属催化剂。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述纳米炭微球的平均粒径为20～50nm，球形度为70%～90%，比表面积为150～300m²/g，孔分布为10～100nm。

3.一种燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备纳米炭微球，并通过浸渍法将金属催化剂负载到所述纳米炭微球上，得到所述燃料电池催化剂；或者

将用于制备所述纳米炭微球的两亲性炭材料溶液与所述金属催化剂形成混合溶液，利用原位负载法制备得到所述燃料电池催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备所述纳米炭微球的步骤包括：

将两亲性炭材料溶液进行冷冻、干燥、升华，得到纳米微球；或者将所述两亲性炭材料溶液加入到有机溶剂中，搅拌，静置分层，分离，烘干，得到纳米微球；以及将所述纳米微球进行炭化处理，得到所述纳米炭微球。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍法包括：

将具有催化作用的金属盐溶液与所述纳米炭微球以质量比50:1～1000:1混合，搅拌，得到混合液A；

向所述混合液A中加入甲醛溶液，搅拌，得到混合液B；

将所述混合液B分离，烘干，得到固体；以及

将所述固体分别于200～400℃和800～1000℃进行热处理，得到以纳米炭微球为载体的燃料电池催化剂。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原位负载法包括：

将具有催化作用的金属盐溶液与两亲性炭材料溶液以质量比5:1～100:1混合，搅拌，得到混合液C；

向所述混合液C中加入甲醛溶液，搅拌，得到混合液D；

将所述混合液D冷冻干燥，真空处理，烘干，得到固体；或者向所述混合液D中加入有机溶剂，搅拌，静置分层，分离，烘干，得到固体；以及

将所述固体在惰性气氛下分别于200℃～400℃和800℃～1000℃进行热处理，得到以纳米炭微球为载体的燃料电池催化剂。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在将所述混合液B分离前还包括：向所述混合液B中加入水溶性碱调节溶液体系的pH为8～9，搅拌20～120分钟。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在对所述混合液D进行冷冻干燥或向所述混合液D中加入有机溶剂之前还包括：

将所述混合液D升温至60～90℃，保持30～300分钟以及自然冷却的步骤。

9.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液为H₂PtCl₆·6H₂O溶液、PdCl₂溶液、RuCl₂溶液中的一种或几种混合；所述金属盐溶液的质量比浓度为1%～20%。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性碱为氢氧化钠、氢氧化钾、乙二胺、碳酸钠、碳酸钾和氢氧化铯中的一种或几种混合。