[发明专利]PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及PdMo/TiO₂纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell, DMFC）具有能耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、价格便宜、系统简单、运行便捷和噪声低等优点，被认为是未来汽车动力和其它交通工具最有希望的化学电源，引起人们的广泛关注。DMFC最关键的材料之一是电极催化剂，它直接影响电池的性能、稳定性、使用寿命及制造成本。贵金属Pt在低温条件下（小于80℃）具有优异的催化性能，目前DMFC的电极催化剂均以Pt为主要成分，其中PtRu催化剂比纯Pt具有更强的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被认为是目前DMFC最佳的催化剂，但是由于其价格昂贵、Ru易溶等缺陷，在DMFC中的利用率还达不到商业化的要求。人们进行了大量研究制备多元复合催化剂以提高其催化活性，提高抗CO毒化能力。如有报道制备了PtRuTiO_X/C 和Au/TiO₂PtRu催化剂，TiO₂复合可以减少催化剂中贵金属Pt的用量，提高催化性能和抗CO毒化能力，具有应用前景，以TiO₂纳米线为载体制备直接甲醇燃料电池非铂阳极催化剂还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低催化剂成本，提高其催化活性和抗CO毒化能力的PdMo/TiO₂纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种PdMo/TiO₂纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征是：所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂由TiO₂纳米线与PdMo纳米合金组成；TiO₂纳米线的含量为95~99 %， PdMo纳米合金的含量之和为5~1%，上述含量为质量百分比，PdMo的摩尔比n_Pd:n_Mo为3:7、1:1或7:3。

所述的PdMo/TiO₂纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征是：包括下列步骤：

1）TiO₂纳米线的制备：采用溶胶-凝胶法和水热合成法：将计算量的钛酸丁酯溶于无水乙醇，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 ℃真空干燥8-10 小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 ℃空气焙烧3 小时，制得TiO₂纳米粉末；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n_钛酸丁酯：n_无水乙醇：n_冰醋酸：n_去离子水=1:20~40:1~2.5:2~6；将制得的TiO₂纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180-220℃，反应48 小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60℃烘干后，马弗炉中400-600℃空气焙烧3小时得TiO₂纳米线；

2）将TiO₂纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得到TiO₂纳米线分散液；

3) 将PdCl₂溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl₂/乙二醇溶液；

4）将MoCl₅溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl₅/乙二醇溶液；

5）按最后合成的催化剂W_PdMo=1 %~5%，摩尔比n_Pd:n_Mo=3:7、1:1或7:3的比例量取PdCl₂/乙二醇溶液和MoCl₅/乙二醇溶液，滴加到TiO₂纳米线分散液中，超声分散均匀；

6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液；

7）将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5）得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；

8） 将步骤7）得到的分散液转入高压反应釜，160 ℃反应5 小时；