[发明专利]一种用于甲醇燃料电池的催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种用于甲醇燃料电池的催化剂及其制备方法，所述催化剂以TiO₂为载体，在所述TiO₂载体上负载Fe₂O₃和CdS，其中所述TiO₂载体的重量与Fe₂O₃和CdS的总重量之比为10:3至10:1。根据本发明的所述催化剂不采用昂贵的贵金属作为催化剂核心成分，有效降低成本，同时催化效果性能良好，特别是循环使用多次，催化效率降低非常少。根据本发明的催化剂的制备方法简单，工艺条件温和，适合大规模工业化生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于化学催化剂合成领域，具体而言涉及一种用于甲醇燃料电池的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着传统能源的逐渐枯竭和对环境友好的要求的不断增长，再生能源的发展一直是研究的热点。在诸多新能源中，甲醇燃料电池由于其高效的能量转换效率和功率密度、低操作温度、低污染物排放等多种优点，一直为研究者青睐。而甲醇燃料电池中最核心的部分即是甲醇电氧化催化剂，该催化剂应该可以高效地实现甲醇的氧化反应，实现化学能向电能的转变。

目前常用的催化剂往往采用钯(Pd)或铂(Pt)等贵金属作为催化剂的反应位点成分，例如中国CN109289840A，CN100447562C等报道的，其突出的问题在于成本高昂，且催化剂多次循环使用后容易被甲醇氧化反应中产生的CO等中间产物毒化，发生催化剂中毒等现象，导致催化剂失效等问题。

因此仍然需要开发一种成本更低廉且催化效果更优异的催化剂。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种负载型用于甲醇燃料电池的催化剂，所述催化剂以TiO₂为载体，在所述TiO₂载体上负载Fe₂O₃和CdS形成，其中所述TiO₂载体的重量与Fe₂O₃和CdS的总重量之比为10:3至10:1。

优选地，所述TiO₂载体的重量与Fe₂O₃和CdS的总重量之比为10:2至10:1.5。

优选地，所述Fe₂O₃和CdS的重量之比为8:2至6:4。

优选地，所述Fe₂O₃和CdS的重量之比为8:2至7:3。

进一步优选地，所述Fe₂O₃和CdS的重量之比为7.5:2.5。

根据本发明的另一个方面，提供了一种所述负载型用于甲醇燃料电池的催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)搅拌下，将钛酸四丁酯逐滴加入质量百分比为10％的过氧化氢溶液中形成过氧化钛溶液，然后将形成的过氧化钛溶液喷雾干燥，得到直径约为1.5μm至5μm的无定型二氧化钛小球；

2)将步骤1)中得到的无定型二氧化钛小球加入FeCl₃溶液中，剧烈搅拌下(搅拌速度为300r/min至450r/min)向溶液滴加摩尔浓度为1.2mol/L的NaOH溶液，逐渐得到红褐色沉淀，然后过滤沉淀并用去离子水洗涤，之后在惰性气氛下800℃煅烧3-6小时，形成含有TiO₂和Fe₂O₃的直径约为1.8μm至8μm的小球。