[发明专利]一种具有高CO耐受性的亚纳米尺度铂催化剂的制备方法及其在燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种具有高CO耐受性的亚纳米尺度铂催化剂，其特征在于，所述的催化剂为黑色固体粉末，亚纳米尺度铂被均匀负载在碳载体表面。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的亚纳米尺度铂催化剂的Pt实际负载量为3.86 ~ 10.33 wt.%；粒径为1.0 ~ 2.5 nm左右。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的铂催化剂中的铂可替换成钯、钌、铑、铱及其合金。

4.根据权利要求1或2所述的亚纳米尺度铂催化剂的制备方法，采用紫外光液相还原、紫外光固相二次还原、固相还原与简单热处理相结合的方法，得到铂催化剂尺寸精确可调的和高分散度的担载型铂催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

（1）紫外光液相还原步骤：在室温下，使用紫外灯对氯铂酸的水溶液进行光照还原1~2h，将碳载体加入到预光照后的氯铂酸水溶液中，室温下搅拌18 h，混合均匀；

（2）紫外光固相二次还原步骤：将（1）中的混合溶液抽滤、洗涤，室温下干燥，所得粉末平铺在透明玻璃板上，使用紫外灯对其照射10~50 min，重复进行；

（3）固相还原步骤：将（2）所得的黑色粉末放入研钵中，加入过量还原剂混合后固相研磨15~30 min，结束后水洗、抽滤，室温下干燥；

（4）简单热处理步骤：将（3）所得的粉末在一定气氛下热处理2~4 h，得到所述的碳担载型亚纳米尺度铂催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，氯铂酸水溶液浓度为0.4~ 1.0 mM，紫外灯的额定功率为10 ~ 50 W，波长254 nm；步骤（1）中，所述的碳载体为多孔炭、碳纳米管或石墨烯。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，粉末需要尽量分布均匀，通过该步骤可以利用紫外光次数来精确调控铂催化剂的尺寸和形貌。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的还原剂为硼氢化钠（NaBH₄）、硼氢化钾（KBH₄）或硼烷氨络合物（NH₃BH₃）；步骤（3）中，还原剂与粉末的质量比为1:1到1:2。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述的一定气氛为氧气或空气气氛，热处理温度为250 ℃，升温速度为5 ℃/min。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的亚纳米尺度铂催化剂，或是权利要求3-9中任一项所述的制备犯法制备得到的亚纳米尺度铂催化剂用于质子交换燃料电池的阴极催化剂，阳极催化剂以及电解水析氢催化剂。