[发明专利]一种导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂的制备方法，该方法将还原氧化石墨烯（rGO）作为催化剂载体，以导电聚合物多金属氧酸盐聚吡咯钼磷酸盐（(PPy)₃PMo₁₂O₄₀）为修饰剂，以氯铂酸为铂源，乙二醇为还原剂制备导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂Pt/(PPy)₃PMo₁₂O₄₀/rGO。该类复合催化剂既具有良好的抗一氧化碳中毒性能又具有良好的导电性，因而对甲醇氧化具有促进作用，是一类具有潜在应用前景的直接甲醇燃料电池催化剂。

技术领域

本发明涉及一种导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂的制备方法。

背景技术

由于化石燃料的逐渐枯竭以及环境问题的加剧，促使人们积极寻求可再生能源及清洁能源。直接甲醇燃料电池（DMFCs）由于其燃料易于储存，能量密度高，污染物排放低以及电池结构简单等特点，成为潜在的可持续绿色能源。铂基（Pt基）催化剂是DMFC的优良阳极催化剂，但由于Pt 价格昂贵，储量少，且易受一氧化碳（CO）中毒，使DMFC的实际应用受到阻碍。因此，如何提高Pt催化剂的抗CO中毒性能、稳定性和电催化活性对DMFC的发展至关重要。

多金属氧酸盐（POMs）是由过渡金属和氧形成的一类含有氧桥的多核混合价态化合物，具有独特的结构和性质。Keggin型多金属氧酸盐（如PMo₁₂O₄₀³⁻）由于其优良的氧化还原性质可用于一系列催化氧化反应。有研究表明，在DMFC的阳极电催化剂中引入多金属氧酸盐，可充当氧化剂，将中间产物CO转化成无毒的CO₂，从而阻止催化剂CO中毒失活。氧化过程如下所示：

CO(g) + H₂O(l) + PMo₁₂O₄₀³⁻(aq) → CO₂(g) + 2H⁺(aq) + PMo₁₂O₄₀⁵⁻(aq) (1)

此外，多金属氧酸是优秀的无机构筑块，与不同有机体结合，可形成具有新型功能特性的有机-无机杂化多金属氧酸盐材料，兼具有机和无机基块的性能， 衍生出许多单个分子所不具备的新性质。

导电聚合物由许多具有共轭π键聚合的单体组成，具有比表面积大、稳定性强、导电率高等特点，被认为是较为理想的电极材料。在众多导电聚合物中，聚吡咯（PPy）因其高的电导率、氧化还原性能、环境稳定性以及易于制备等优点成为近年来的研究热点。若将聚吡咯作为有机配体与多金属氧酸盐结合制备聚吡咯多金属氧酸盐，可兼具多金属氧酸阴离子与聚吡咯有机阳离子的优点。

因此，将还原氧化石墨烯作为催化剂载体，将导电聚合物多金属氧酸盐作为修饰剂，构筑新型Pt/导电聚合多金属氧酸盐/还原氧化石墨烯复合催化剂材料，可望改善Pt基催化剂的抗CO中毒性能、导电性、稳定性，从而有效提高催化剂的甲醇氧化电催化活性，为DMFC催化剂的开发和应用提供有益借鉴。

发明内容

一种导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂的制备方法。

本发明涉及一种导电聚合物多金属氧酸盐复合铂催化剂，其成分为铂/聚吡咯钼磷酸盐/还原氧化石墨烯（(PPy)₃PMo₁₂O₄₀），合成步骤包括以下几步。