[发明专利]一种碳纤维负载纳米级双金属PtCo催化电极制备方法及其应用

说明书

一种碳纤维负载纳米级双金属PtCo催化电极制备方法及其应用，涉及一种PtCo制备方法及其应用，以碳纤维作为电极的基质，用丙酮淋洗后，放于干燥箱中，用去离子水配制含氯铂酸和硝酸钴的混合盐溶液；将配制好的溶液超声震荡；开始浸渍、干燥箱干燥；先在惰性气体气氛中加热，在惰性气体保护下通入氢气，制得的电极放入管式炉中，即得到了碳纤维负载纳米级双金属PtCo催化电极。将此电极应用到煤浆电解制氢气上，可以有效的提高电解效率。该纳米级双金属PtCo催化电极的制备方法简单，价格低廉，纳米级PtCo分散均匀，大大的提高了煤浆电解的催化效率。

技术领域

本发明涉及一种PtCo制备方法及其应用，特别是涉及一种碳纤维负载纳米级双金属PtCo催化电极制备方法及其应用。

背景技术

煤浆电解制氢气是一种综合了煤炭的清洁利用和廉价氢能源开发的一个课题。早在1979年Robert W . Coughlin, M . Farooque . Nature . 1979, 279: 301-303. 中提出来煤浆电解制氢气这一课题的意义。在文献Patrick M. Dhooge, David E. Stilwell,and Su-Moon Park. J. Electrochem. Soc. 1982, 129: 1719-1724.中Park等对其机理进行了初步的研究，但是由于电解效率不理想，20多年来没有实质性的进展。2004年，Botte直接购买Alfa Aesar公司的二元合金电极，改进了电解的工艺条件，加入Fe³⁺和Fe²⁺，使得电解电流密度和电解效率有了大大地提高。但是要想使其有更好的应用价值，必须寻求活性高，成本低，寿命长的催化阳极。

Botte等人用电镀的方法在碳纤维上镀上Pt, Rh, Pt-Rh, Pt-Ir, Pt-Ir-Rh(Nilesh Sathe, Gerardine G. Botte. Journal of Power Sources. 2006, 161:513-523)，通过恒电流下电解煤和石墨来测试电极的催化性能，发现Pt-Ir电极有很好的催化效果。

Yin等人研究了一种钛基铂铁合金催化电极。采用恒电流法在钛基体上先电沉积铂再电沉积铁，再放于高温处理炉中高温处理后，用硫酸浸泡除去未形成合金的铁。采用I-V曲线测试催化电极的性能。但是该种方法形成的合金颗粒直径在50nm~90nm左右。（Cheng,Dan-Hong, Hong, Liang-Ming, Lv,Shi-Yin, Ji, Xue-Bin, Yin,Ren-He. Acta ChimicaSinica. 2008, 66: 511- 514）。

Yin等人还采用热分解法制备了Ti/Pt, Ti/IrO₂, Ti/IrO₂-RuO₂, Ti/Pt-IrO₂,Ti/Pt-RuO₂催化电极。将母液涂在基体表面，涂刷后再进行热处理。所制备的所有电极都是典型的干泥状，制备的电极的有效接触面积并不理想。（Yin,Ren-He, Zhao, Yong-Gang,Lv,Shi-Yin, Liu, Huai-You, Cao, Wei-Min. Chinese Journal Of AppliedChemistry. 2010,27:215-219）。

Yu等人采用浸渍还原法制备了碳纤维负载的Pt-Fe双金属催化电极。将其应用在煤浆电解制氢气体系中，发现碳纤维负载Pt-Fe（1:1）催化电极具有最佳电解效率。（PingYu, Gerardine G. Botte. Journal of Power Sources. 2015,274:165-169）