[发明专利]碱性阴离子交换膜燃料电池阳极纳米催化剂及制备和应用

权利要求书

1.一种碱性阴离子交换膜燃料电池阳极纳米催化剂，其特征在于：

其为二氧化铈(CeO₂)修饰碳负载铱(Ir/C)纳米催化剂，CeO₂与C的质量比为0.5～2，Ir与CeO₂-C复合载体的质量比为1:10～1:5；

所述碱性阴离子交换膜燃料电池阳极纳米催化剂的制备方法，采用过渡金属氧化物二氧化铈(CeO₂)修饰碳负载铱(Ir/C)纳米催化剂，CeO₂作为载体和助催化剂；具体为：

(1)载体制备：取铈盐为前驱体，加入碳载体，溶解于去离子水中，分别超声搅拌后，用碱液调节pH＝9～12，继续超声搅拌后，经过离心洗涤、真空干燥、空气焙烧制得CeO₂负载碳复合载体；

(2)催化剂制备：取复合载体和铱前驱体溶液，与乙二醇溶液混合，调节pH＝12～13，超声搅拌，待混合液分散均匀后，置于油浴中冷凝回流，调节pH为3～5，经过离心洗涤、真空干燥步骤制得CeO₂修饰碳负载铱(Ir/C)纳米催化剂；

贵金属Ir纳米粒子的平均直径约为2.1nm，分布均匀。

2.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中铈盐为硝酸铈Ce(NO₃)₃·6H₂O；所述碳载体为XC-72或者BP2000中的一种或二种，CeO₂与C的质量比为0.5～2；超声搅拌时间范围控制在30～60min。

3.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中反应体系中硝酸铈的使用量为1～3g：碳载体的使用量0.5～1g；去离子水的使用量为50～100ml；碱液为KOH，浓度为1～5M。

4.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中在管式炉中空气焙烧，优选温度范围为200～400℃，空气气氛焙烧2～3小时，氮气气氛自然冷却，获得CeO₂修饰碳复合载体。

5.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中制备的载体为CeO₂修饰C复合载体，CeO₂与C的比例为0.5～2，其中CeO₂纳米粒子的平均直径约为7.6nm。

6.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的铱前驱体溶液为氯铱酸(H₂IrCl₆)；超声搅拌时间范围控制在30～60min；冷凝回流的时间控制在3～6小时。

7.按照权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中反应体系中氯铱酸的使用量为0.05～0.15mM：复合载体的使用量40～100mg；乙二醇的使用量为30～50ml；碱液为NaOH，浓度为1～5M。

8.一种权利要求1所述催化剂在碱性阴离子交换膜燃料电池氢氧化电催化中的应用。