[发明专利]一种催化剂及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 202110843653.6 申请日: 2021-07-26
公开(公告)号: CN113555573A 公开(公告)日: 2021-10-26
发明(设计)人: 郭瑞华;安胜利;张捷宇;周国治;关丽丽;彭继华;黄伟光;李一鸣;王林敏;姚仪帅 申请(专利权)人: 内蒙古科技大学
主分类号: H01M4/92 分类号: H01M4/92;H01M4/88;H01M8/1011
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 马丛
地址: 014010 内*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 催化剂 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明涉及燃料电池催化技术领域,尤其涉及一种催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法,包括以下步骤:将乙二醇水溶液、氧化石墨烯和氯铂酸进行第一混合后,调节pH值7,进行第一还原反应,得到第一中间产物体系;将所述第一中间产物体系和第二还原剂溶液进行第二混合,进行第二还原反应,得到所述催化剂;所述乙二醇水溶液为乙二醇水溶液;所述第二还原剂溶液中的第二还原剂包括抗坏血酸和/或甲酸;所述乙二醇水溶液的体积浓度为50%~75%。利用本发明提供的制备方法可以使尺寸均匀的铂金属均匀分散在还原氧化石墨烯表面,进而提高所述催化剂的催化性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池催化技术领域,尤其涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在世界工业化日趋成熟和人口不断增长的大时代背景下,人们对安全洁净、高效实用的新能源的需求日益增加。乙醇燃料电池(DEFC)作为一种新型的能源转化装置,因其高转化效率、低噪声、高稳定性和绿色环保等优势,吸引了广大新能源开发工作者的目光。然而,催化剂作为DEFC的重要组成部分,其成本占据了整个燃料电池成本的三分之一左右,存在着动力学过程缓慢、表面活性位点易被COads强吸附而中毒和乙醇分子中的碳碳单键断裂难度较大的问题,导致催化剂的效率较低。

目前,燃料电池最为常用的阳极催化剂仍以Pt/C为主。众所周知,金属颗粒的催化活性很大程度上取决于他们的尺寸大小、分散程度以及粒径分布。而如何合成具有均匀尺寸、高分散度的金属颗粒是燃料电池催化剂领域中的一项重要工作。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种催化剂及其制备方法和应用,利用本发明提供的制备方法可以使尺寸均匀的铂金属均匀分散在还原氧化石墨烯表面,进而提高所述催化剂的催化性能。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种催化剂的制备方法,包括以下步骤:

将乙二醇水溶液、氧化石墨烯和氯铂酸进行第一混合后,调节pH值7,进行第一还原反应,得到第一中间产物体系;

将所述第一中间产物体系和第二还原剂溶液进行第二混合,进行第二还原反应,得到所述催化剂;

所述第二还原剂溶液中的第二还原剂包括抗坏血酸和/或甲酸;

所述乙二醇水溶液的体积浓度为50%~75%。

优选的,所述氧化石墨烯和乙二醇水溶液中乙二醇的用量比为150mg:(16~37)mL。

优选的,所述氯铂酸中的铂与所述氧化石墨烯的质量比为30:100。

优选的,所述pH值为11.5~12.5。

优选的,所述第一混合依次在搅拌和超声的条件下进行;

所述搅拌和超声的时间独立的为25~35min。

优选的,所述第二还原剂溶液的体积浓度为0.1%~0.2%;

所述乙二醇水溶液与所述第二还原剂溶液的体积比为5:2。

优选的,所述第一还原反应和第二还原反应的温度独立的为80~100℃;

所述第一还原反应的时间为1.5~2.5h,所述第二还原反应的时间为5.5~6.5h。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的催化剂,包括还原氧化石墨烯和负载在所述还原氧化石墨烯表面的铂;

所述铂的粒径为2~5nm。

本发明还提供了上述技术方案所述催化剂在乙醇燃料电池中的应用。

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