[发明专利]一种TiO2@C负载PdRu直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

摘要

本发明公开了多孔空心TiO2@C负载PdRu直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法，产品由多孔空心TiO2@C载体与PdRu纳米合金组成。本发明以高比表面的多孔空心TiO2@C纳米载体与PdRu纳米合金复合形成多元催化剂。C的复合以及PdRu合金沉积在载体表面能提高TiO2的导电性，C的复合以及PdRu合金的沉积对TiO2的协同作用大大提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO2，另外，TiO2@C纳米载体稳定，不易被氧化。由于PdRu的价格远低于贵金属Pt，且在催化剂中其用量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，提高催化剂的抗CO毒化能力，因而可以大大降低直接甲醇燃料电池中催化剂的成本提高直接甲醇燃料电池的性能。

主权项

一种多孔空心TiO2@C负载PdRu直接甲醇燃料电池阳极催化剂，所述催化剂由多孔空心TiO2@C载体与PdRu纳米合金组成，其特征在于：多孔空心TiO2@C载体的含量为催化剂总质量的97～99％，多孔空心TiO2与C的质量比mTiO2:mC为1:1～3:7，PdRu纳米合金的含量之和为催化剂总质量的1～3％，PdRu的摩尔比nPd:nRu为7:3，1:1，或3:7；其中，所述多孔空心TiO2@C载体的制备方法如下：(1)多孔空心TiO2纳米球的制备：采用溶胶‑凝胶法，将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇，加入一定量的表面活性剂PEG‑600和Vulcan XC‑72，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2‑3天，80℃真空干燥8‑10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400‑600℃空气焙烧3小时，制得多孔空心TiO2纳米球；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n钛酸丁酯：n无水乙醇：n冰醋酸：n去离子水＝1:20～40:1～2.5:2～6；PEG‑600用量为钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和冰醋酸总体积的1％；Vulcan XC‑72的用量为钛酸丁酯完全水解最后生成TiO2理论量的30％；(2)多孔空心TiO2@C纳米载体的制备：称取一定量的Vulcan XC‑72加入到去离子水中，超声分散30分钟，剧烈搅拌下加入计算量的多孔空心TiO2纳米球，形成浆液，继续搅拌1小时，过滤，去离子水洗涤，80℃真空干燥，制得多孔空心TiO2@C纳米载体；其中多孔空心TiO2与C的质量比mTiO2:mC为1:1～3:7。