[发明专利]一种Pt/WO3-RGO催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳载Pt催化剂的制备方法，特别涉及一种Pt/WO₃-RGO催化剂。

背景技术

在直接甲酸燃料电池(DFAFC)的研究中发现，催化剂的结构对催化性能有较大的 影响，粒径越小，比表面积越大，催化性能越好，为了提高催化剂的氧还原催化性能、稳定性 和贵金属的利用率，因此，制备出金属颗粒较小的碳载Pt催化剂一直是燃料电池的研究重 点；而催化剂载体的选择在一定程度上也会影响催化剂的性能,目前，在催化剂载体的研究 中发现，石墨烯与碳纳米管载体材料具备高比表面积、高导电性、合适的孔结构、优异的耐 腐蚀性、良好的化学稳定性以及合适的表面功能团，因此其成为电催化剂载体的首选材料。

碳纳米管(CarbonNanotubes，CNTs)是碳原子自组装的纳米级管状物质，其具有 独特的微观中空管腔结构、较高的热力学稳定性能、较好的力学性能、吸附性能、传热性能 和优良的导电性，其作为贵金属催化剂的载体；碳纳米管(CNTs)表面的化学性质表现为惰 性，但可通过化学修饰，增加其活性位点，经过氧化处理后的CNTs，其表面具有丰富的含氧 性官能团；因此，碳纳米管担载氧化钨可以提高氧化钨的分散性，从而提高催化剂对氧还原 反应的电催化性能；石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，由 碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，其基本结构单元为有机材料 中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35nm，是目前所发现的最薄的新型二维原子晶体 材料；石墨烯氧化物表面含有大量的含氧基团，还原后的石墨烯具有优良的力学性能、导热 性能、较高的比表面积和量子霍尔效应等性质。

发明内容

本发明提供一种Pt/WO₃-RGO催化剂，该催化剂具有Pt颗粒的粒径分布范围更窄， 平均粒径更小的优点，从而具有更好的氧还原催化性能和电化学稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Pt/WO₃-RGO催化剂，其是由以下方法制得：

①WO₃/RGO载体的制备

采用Hummers法液相氧化合成氧化石墨烯(GO)，

取氧化石墨烯与偏钨酸铵(AMT)和去离子水混合，混合物超声处理成油墨状后加 热至90±10℃，反应充分后抽滤烘干，得到前驱体，放入坩埚中于300-500℃下焙烧2h以上， 得到WO₃/RGO载体；

②硼氢化钾法制备Pt/WO₃-RGO催化剂

取WO₃-RGO载体、去离子水和0.01-0.05mol·L^-1H₂PtCl₆溶液混合，混合物超声处理 成油墨状，得到混合物然后加入三颈烧瓶；

160mg硼氢化钾(KBH₄)用60ml离子水溶解后，加至温度80℃，用注射器缓慢注入所 述的混合物中，同时保持通N₂，体系在80±10℃下反应6h以上，抽滤洗涤，70±5℃干燥后， 得到三氧化钨/石墨热烯负载Pt催化剂，记为Pt/20％WO₃-RGO。

作为优选，步骤①中所述GO、AMT和去离子水的质量比为100mg：5-6g：11-45ml，步 骤②中WO₃-RGO载体、去离子水和H₂PtCl₆的质量比为80mg：25-35ml：4.56-8ml。

作为优选，氧化石墨烯(GO)的制备方法如下：23ml浓硫酸和1g石墨粉混合，超声处 理成油墨状，入三颈烧瓶，缓慢加3g高锰酸钾，混合体系在冰水浴下搅拌反应2h，使体系降 温至8℃，然后38℃温水浴40min，加50ml水，升温至98℃，继续反应1.5h后，加20ml离子水和 20ml质量分数20％的H₂O₂溶液，趁热离心，洗涤至中性，70℃干燥12h，得氧化石墨烯。