[发明专利]燃料电池阴极催化剂及其制备方法、膜电极及燃料电池在审
| 申请号： | 201911252877.9 | 申请日： | 2019-12-09 |
| 公开（公告）号： | CN111129527A | 公开（公告）日： | 2020-05-08 |
| 发明（设计）人： | 高正飞;王中奇;史曦伶;王恒 | 申请（专利权）人： | 苏州天际创新纳米技术有限公司 |
| 主分类号： | H01M4/92 | 分类号： | H01M4/92;H01M8/1004;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 | 代理人： | 戴志攀 |
| 地址： | 215123 江苏省苏*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 燃料电池 阴极 催化剂 及其 制备 方法 电极 | ||
1.一种燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将碳载体与保护剂的水溶液混合均匀，之后沉积铂合金纳米颗粒，得到沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体；其中，所述铂合金纳米颗粒包括铂和至少一种3d过渡金属；以及
对所述沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体依次进行第一次热处理、酸处理以及第二次热处理，得到燃料电池阴极催化剂；
其中，第一次热处理的温度为500℃～1000℃，时间为2h～10h；第二次热处理的温度为100℃～300℃，时间为2h～10h。
2.根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述保护剂为乙酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，沉积铂合金纳米颗粒的操作中，溶液中的金属离子与所述保护剂的摩尔比为0.05～1.5。
4.根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述铂合金纳米颗粒包括铂合金核和包裹在所述铂合金核表面的铂壳；
所述铂壳的厚度为0.5nm～1.5nm；
所述铂合金核占所述铂合金纳米颗粒的质量分数为40％～75％；
优选地，铂合金纳米颗粒选自铂钴合金纳米颗粒、铂镍合金纳米颗粒和铂铁合金纳米颗粒中的至少一种；
优选地，所述铂合金纳米颗粒占所述燃料电池阴极催化剂的质量分数为30％～50％；
优选地，所述铂合金纳米颗粒中，铂与3d过渡金属的摩尔比为1:3～5:1。
5.根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，对所述沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体进行第一次热处理的操作为：
将所述沉积有铂合金纳米颗粒的碳载体与含氮化合物混合均匀，之后在惰性气体氛围中400℃～1000℃时热处理2h～10h，得到沉积有铂合金纳米颗粒的掺氮碳载体。
6.根据权利要求5所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述掺氮碳载体中氮的质量分数为1％～30％；
优选地，所述掺氮碳载体的尺寸为100nm～25μm，所述掺氮碳载体的比表面积为200m2/g～1500m2/g。
7.根据权利要求1中任一项所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度为600℃～800℃，时间为2h～6h；所述第二次热处理的温度为150℃～250℃，时间为1h～8h。
8.一种燃料电池阴极催化剂，其特征在于，由权利要求1～7中任一项所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法制备得到。
9.一种膜电极，其特征在于，包括权利要求8所述的燃料电池阴极催化剂。
10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求9所述的膜电极。
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