[发明专利]一种TiO2@C负载RuNi直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种多孔空心TiO₂@C负载RuNi直接甲醇燃料电池阳极催化剂，所述催化剂由多孔空心TiO₂@C载体与RuNi纳米合金组成，其特征在于：多孔空心TiO₂@C载体的含量为催化剂总质量的97~99 %，多孔空心 TiO₂与C的质量比m_TiO2:m_C为1:1~3:7，RuNi纳米合金的含量之和为催化剂总质量的1~3 %，RuNi的摩尔比n_Ru:n_Ni为7:3，1:1，或3:7。

2.根据权利要求1所述的一种多孔空心TiO₂@C负载RuNi直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征在于：所述C为Vulcan XC-72。

3.根据权利要求1所述的一种多孔空心TiO₂@C负载RuNi直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下列步骤：

（1）多孔空心TiO₂纳米球的制备：采用溶胶-凝胶法，将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇，加入一定量的表面活性剂PEG-600和Vulcan XC-72，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，制得多孔空心TiO₂纳米球；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；PEG-600用量为钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和冰醋酸总体积的1%；Vulcan XC-72的用量为钛酸丁酯完全水解最后生成TiO₂理论量的30%；

（2）多孔空心TiO₂@C纳米载体的制备：称取一定量的Vulcan XC-72加入到去离子水中，超声分散30分钟，剧烈搅拌下加入计算量的多孔空心TiO₂纳米球，形成浆液，继续搅拌1小时，过滤，去离子水洗涤，80℃真空干燥，制得多孔空心TiO₂@C纳米载体；其中多孔空心 TiO₂与C的质量比m_TiO2:m_C为1:1~3:7；

（3）将多孔空心TiO₂@C纳米载体按50-100毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，形成多孔空心TiO₂@C分散液；

（4）将Pd(NO₃)₂溶解到乙二醇中，形成5-10毫克Pd/毫升的Pd(NO₃)₂/乙二醇溶液；

（5）将AgNO₃溶解到乙二醇中，形成2-4毫克Ag/毫升的AgNO₃/乙二醇溶液；

（6）按最后合成的催化剂W_RuNi=1 %~3%，摩尔比n_Ru:n_Ni为7:3，1:1，或3:7的比例分别量取Pd(NO₃)₂/乙二醇溶液和AgNO₃/乙二醇溶液，滴加到多孔空心TiO₂@C分散液中，超声分散；

（7）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；

（8）将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤6）得到的分散液中，调节pH值为8.5-12；

（9）将KBH₄溶解到乙二醇中配制成KBH₄浓度为0.2-0.5mol/L的KBH₄/乙二醇溶液；

（10）搅拌，惰性气体保护，80-90℃下，向pH值为8.5-12的混合悬浮液中滴加KBH₄/乙二醇溶液，反应2-6小时；

（11）反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子和硫酸根离子，80-120℃真空干燥，制得催化剂。