[发明专利]一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法，将乙酰丙酮铂、乙酰丙酮铁和氢氧化钾溶于溶剂中，在室温下搅拌混合均匀后转入高压反应釜中并于100‑150℃反应2‑8h，反应结束后将得到的黑色沉淀用无水乙醇洗涤3‑4次得到纯的PtFe合金纳米线催化剂。本发明合成的纳米线结构的醇燃料电池电催化剂，其合成方法操作简单、反应效率高且能耗低。本发明中PtFe合金纳米线催化剂具有较大的比表面积，活性位点暴露较多，并能与电解液更好的接触，可以有效提高催化剂的电催化活性。

技术领域

本发明属于燃料电池催化剂技术领域，具体涉及一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法。

背景技术

醇燃料电池作为一种清洁能源，具有价格便宜，无污染，资源丰富，易于存储等优势，在许多领域有实验性的应用，成为近来研究的热点。在醇燃料电池中，催化剂是核心组成部分，也是决定电池成本和性能的关键材料。近年来，关于醇燃料电池催化剂的研究越来越多，然而，合成Pt合金纳米线结构并且醇氧化性能较好的电催化剂仍然具有很大的挑战，因此，开发一种高性能醇电催化剂成为燃料电池催化剂合成技术领域有待解决的重要问题之一。

最近，铂被认为是燃料电池最活跃的阴极电催化剂，但它并不稳定，而且由于全球铂的供应有限，价格过于昂贵，难以持续。目前解决这个问题的重要方法就是将铂与低成本过渡金属在纳米材料中合金化制成Pt合金纳米结构。与块状材料相比，一维结构纳米线材料在性能上会更好。这是因为一维纳米线材料的比表面积大以及量子限域效应，具有独特的电学、热学以及光学性质。尺寸、成分以及结晶性可控的一维纳米线材料是一个新型的并且值得人们研究其结构、性质及应用的系统。

能源是21世纪的最大挑战之一。为了减少我们对化石燃料的依赖，发展可持续能源技术是一项非常重要的研究。作为拥有巨大应用潜力的清洁能源，直接甲醇燃料电池（DMFCs）和直接乙醇燃料电池（DEFCs）吸引了近几十年来的持续关注，它有很多的优点，比如能量转换效率高、低排放、易于存储等。鉴于金属Pt的活性和稳定性，Pt纳米晶是最常见的醇燃料电池催化剂，因其有更高的催化活性及稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种能够有效提高燃料电池催化剂性能的用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：将乙酰丙酮铂、乙酰丙酮铁和氢氧化钾溶于溶剂中，在室温下搅拌混合均匀后转入高压反应釜中并于100-150℃反应2-8h，反应结束后将得到的黑色沉淀用无水乙醇洗涤3-4次得到纯的PtFe合金纳米线催化剂，将该PtFe合金纳米线催化剂超声分散于醇溶液中得到备用液，该PtFe合金纳米线催化剂为纳米线结构，最小粒径在1.3-1.4mm之间，所述溶剂为油胺、正庚醇、N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的混合溶剂；

步骤S2：向步骤S1得到的备用液中加入XC-72炭黑，搅拌分散均匀后于室温下静置，待上清液澄清后吸出上清液，沉淀到底部的黑色沉淀在真空干燥箱中于35-45℃干燥得到负载到炭黑上的PtFe合金催化剂。

进一步限定，所述油胺、正庚醇、N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇的混合溶剂中油胺、正庚醇、N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇的体积比为6:1:2:1。

进一步限定，所述用于甲醇燃料电池的纳米线结构的电催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：