[发明专利]用于燃料电池电极的氧化钛纳米结构

权利要求书

1.一种结构，其包括包含(二)氧化钛纳米结构的层，该(二)氧化钛纳米结构在其一端与包含质子传导聚合物的膜层接触，其中(二)氧化钛纳米结构为阵列形式的(二)氧化钛纳米管(TNT)，其中相对于膜层平面的纳米管的纵向平均仰角为至少70°，

其中纳米管的平均长度等于或小于2.0μm，并且

其中催化剂层是与该膜层平行和接触并且延伸至与该膜层相对的纳米管的一端的层，不含离聚物，并且

其中(二)氧化钛纳米管(TNT)的内表面和外表面均涂覆有贵金属或贵金属合金。

2.根据权利要求1的结构，其中包含(二)氧化钛纳米结构的层包含(二)氧化钛纳米管(TNT)的阵列，其中，纳米管垂直或基本垂直排列在膜层上，即仰角为约90°。

3.根据权利要求1或2的结构，其中测定的相邻纳米管的外表面之间平均距离在50nm和400nm之间。

4.根据权利要求1或2的结构，其中测定的相邻纳米管的外表面之间平均距离在60nm和200nm之间。

5.根据权利要求1或2的结构，其中测定的相邻纳米管的外表面之间平均距离在80nm和150nm之间。

6.根据权利要求1或2的结构，其中纳米管的平均内径在80nm和400nm之间，且纳米管的平均外径在100nm和500nm之间。

7.根据权利要求1或2的结构，其中纳米管的平均长度在0.5μm和1.5μm之间。

8.根据权利要求1或2的结构，其中质子传导聚合物膜包含至少一种聚合物，该聚合物具有含有阴离子基团的部分或全部氟化的侧链和部分或全部氟化的主链。

9.根据权利要求8的结构，其中质子传导聚合物膜含有四氟乙烯衍生单元和磺酸基封端的全氟乙烯基醚基团。

10.根据权利要求1或2的结构，其中聚合物膜的厚度为10μm到200μm。

11.根据权利要求1或2的结构，其中聚合物膜的厚度为至少20μm且至多50μm。

12.根据权利要求1的结构，其中所述贵金属为铂。

13.一种制备根据权利要求1至12任一项的结构的方法，该方法包括以下步骤：

(a)在第一基板上提供(二)氧化钛纳米结构的第一图像；

(b)使纳米结构的顶端与离子传导聚合物膜接触，使该纳米结构的顶端位于相对于锚固在第一基板表面上的纳米结构的底部的该纳米结构的另一端；

(c)用热压机将纳米结构的顶端压入所述聚合物膜的表面内；以及

(d)从第一基板分离纳米结构，

其中纳米结构为(二)氧化钛纳米管(TNT)，并且其中(二)氧化钛纳米管(TNT)的内表面和外表面均涂覆有贵金属或贵金属合金。

14.根据权利要求13的方法，其中所述(二)氧化钛纳米管(TNT)基本上垂直排列在第一基板的表面。

15.根据权利要求13或14的方法，其中第一基板是钛金属/钛箔基板。

16.根据权利要求13或14的方法，其中在步骤(c)中，压力在10巴至200巴的范围内，且温度在50℃至130℃的范围内。

17.根据权利要求13或14的方法，其中，在(二)氧化钛纳米结构与离子传导聚合物膜之间接触之前，或在(二)氧化钛纳米结构转移至离子传导聚合物膜之后，用贵金属或贵金属合金涂覆(二)氧化钛纳米结构。

18.根据权利要求17的方法，其中所述贵金属为铂。

19.根据权利要求1至12任一项的结构在燃料电池中的用途。