[发明专利]一种用于燃料电池的催化剂及其应用

权利要求书

1.一种用于燃料电池的催化剂，其特征在于：所述催化剂是以石墨烯-聚吡咯复合材料为载体，其上贵金属活性成分的负载量为10-60wt.%。

2.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂贵金属为贵金属合金或贵金属单质；贵金属单质为Pt、Pd、Au、Ag、Ru、Fe、Co、Ni、Mn或Cu金属，贵金属合金为M_xN_y，其中M、N分别为Pt、Pd、Au、Ag、Ru、Fe、Co、Ni、Mn、Cu中的任意一种金属元素，且M和N互不相同，但至少有一种为贵金属Pt，x和y分别为10-90中的自然数，且x+y=100。

3.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述石墨烯-聚吡咯复合材料采用以下方法制备而得：

第一步，用hummers方法制备氧化石墨烯粉末；

第二步，将氧化石墨烯粉末与吡咯单体在分散剂中超声分散均匀，形成混合液A；混合液A中分散剂与氧化石墨烯的质量比为100:1~10:1，吡咯单体于混合液A中的浓度为0.01g/L~1g/L；

第三步，向混合液A中滴加氧化剂溶液，搅拌聚合，得到氧化石墨烯-聚吡咯复合材料混合液B；氧化剂与吡咯单体的质量比为1:1~6:1；

第四步，将混合液B中，加入水合肼，反应得到氧化石墨烯-聚吡咯复合材料混合液C；氧化石墨烯和水合肼的质量比为：1:1-5:1；

第五步，将混合液C中边搅拌边加入可溶性贵金属盐和可溶性贵金属酸中的一种或二种以上，反应之后离心、洗涤即可得到贵金属-石墨烯-聚吡咯复合材料。

4.按照权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述的贵金属酸或贵金属盐为H₂PtCl₆、H₂AuCl₆、RuCl₃、PdCl₂、AgNO₃、Fe(NO₃)₃、Co(NO₃)₃、NiCl₂、MnCl₂或CuCl₂。

5.按照权利要求3所述的催化剂，其特征在于：第二步所用分散剂为为C1～C8一元醇、C2～C8二元醇或C3～C8三元醇中的一种或几种与水的混合物，其中醇与水的体积比为100：0-1：100；第三步所用氧化剂为过三氯化铁、硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、重铬酸钠、重铬酸铵或重铬酸钾中的一种或二种以上；氧化剂溶液质量浓度0.05mg/ml~3mg/ml。

6.按照权利要求3所述的催化剂，其特征在于：第二步的超声时间为30~120min；第三步搅拌聚合时间为8~24h；第四步的反应时间为0.5-12h；第五步的反应时间为3~6h。

7.按照权利要求3所述的催化剂，其特征在于：石墨烯-聚吡咯复合材料和可溶性贵金属盐或可溶性贵金属酸总质量之比为：9:1~1.5:1。

8.一种权利要求1-7任一所述催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂作为燃料电池的阳极催化剂或阴极催化剂。