[发明专利]一种高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂的制备方法

说明书

本发明属于低铂催化剂的制备领域，公开了一种高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂的制备方法，该催化剂为Pt/Pd/Cu合金催化剂，其制备方法包括以下步骤：(1)称取氯铂酸、氯化钯和氯化铜溶于乙醇和乙二醇的混合溶液中，避光搅拌4‑8h；(2)然后用激光辐照步骤(1)制得的溶液0.5‑1.5h后即可得到目标产物；(3)最后离心并用去离子水、无水乙醇超声洗涤3‑5次，置于真空干燥箱中干燥后研磨得到所述Pt/Pd/Cu合金催化剂。本发明方法制备的Pt/Pd/Cu合金催化剂，具有超高酸性HOR活性,其中Cu元素的引入可以显著提高催化的活性。

技术领域

本发明属于低铂催化剂的制备领域，具体涉及一种高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂的制备方法。

背景技术

随着化石燃料带来的能源需求和环境问题的日益加剧，发展清洁、可持续的能源具有重要意义。在不同类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池/聚合物电解质燃料电池(PEMFC)因其能量转换效率高、能量和功率密度高、环境兼容性好而被认为是一种清洁的可再生能源。然而，在其商业化应用过程中，仍有几个挑战需要克服，包括开发低成本高效的氢氧化反应催化剂(HOR)。

在PEMFC中，商业Pt/C催化剂普遍应用于阴极和阳极。然而，该催化剂在强氧化环境下会发生降解，导致Pt/C的耐久性较差，阻碍了其广泛应用。合金催化剂由于具有协同作用，在许多反应中，与单金属催化剂相比，在提高催化性能方面表现出了很大的优势。铂基合金催化剂一方面减少了贵金属的用量，可以大幅度的降低催化剂成本；另一方面由于具有不同于其组成金属的独特的电子和几何特征，这些特征提供了独特的活性中心，从而改变了反应途径使其具有高催化活性和稳定性。因此，开发低成本、高活性和耐久性的低铂基合金催化剂对于PEMFC的产业化至关重要。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂的制备方法，制备的Pt/Pd/Cu合金催化剂且具有高效的酸性HOR活性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂的制备方法催化剂为Pt/Pd/Cu合金催化剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)称取氯铂酸、氯化钯和氯化铜溶于乙醇和乙二醇的混合溶液中，避光搅拌4-8h，搅拌速度300-600prm；

(2)然后用激光辐照步骤(1)制得的溶液0.5-1.5h后即可得到目标产物；

(3)最后离心并用去离子水、无水乙醇超声洗涤3-5次，置于真空干燥箱中干燥后研磨得到所述Pt/Pd/Cu合金催化剂。

进一步优选地，步骤(1)中氯铂酸、氯化钯和氯化铜的摩尔比为2-4：1-3：1-2。

进一步优选地，步骤(1)中乙醇和乙二醇按体积比1：1-3混合。

进一步优选地，步骤(2)中激光波长为200-300nm，频率为8-12Hz，能量为20-40mJ，光斑大小为2mm×8mm。

进一步优选地，步骤(3)中于55-65℃真空干燥箱中干燥10-14h。

本发明还提供了一种高活性燃料电池阳极低铂合金催化剂在质子交换膜燃料电池阳极氢氧化反应中的应用。

本发明的有益效果：

通过本发明方法制备的Pt/Pd/Cu合金催化剂，具有超高酸性HOR活性，其中Cu元素的引入可以显著提高催化的活性，与传统Pt/C催化剂相比，铂基合金催化剂不仅提高了贵金属原子利用率，降低了贵金属的用量，同时合金催化剂具有更高的活性和稳定性，是一种具有潜力的PEMFC阳极催化剂替代品。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。