[发明专利]一种过渡金属簇硫族化合物燃料电池用阴极催化剂及制备

权利要求书

1.一种过渡金属簇硫族化合物燃料电池用阴极催化剂，其特征在于：以过渡金属簇硫族化合物为活性组分，

其通式为Ir_xN_1-xX_y/C，其中，N＝Fe，Co，Ni，Cu，Cr，Mo，W，Ti，Zr，Ta，Nb或V；X＝S、Se或Te，0.05≤x≤0.95，1与y的比为95∶5～1∶10，C为碳载体；

催化剂中过渡金属簇硫族化合物含量为5～80％，余量为碳载体。

2.按照权利要求1所述燃料电池用阴极催化剂，其特征在于：过渡金属簇硫族化合物Ir_xN_1-xX_y/C中0.15＜x＜0.85，1与y的原子比为95∶5～1∶5。

3.按照权利要求1所述燃料电池用阴极催化剂，其特征在于：碳载的过渡金属簇硫族化合物催化剂中，过渡金属簇硫族化合物含量为10～60％，余量为碳载体。

4.一种权利要求1所述燃料电池用阴极催化剂的制备方法，其特征在于：所述碳载的过渡金属簇硫族化合物催化剂Ir_xN_1-xX_y/C可按如下过程制备，

(1)按所需比例将Ir和X的可溶性前驱物或Ir、X的可溶性前驱物和N的羰基合物溶解于体积比为95/5-80/20的乙二醇和水的混合物中，超声混合均匀；加入碱液调溶液的pH值至9～14，得到溶液A；

(2)将碳载体和乙二醇按20～500ml乙二醇/1g载体的比例，超声混合均匀，得到浆料B；

(3)将溶液A用微波连续或间歇加热1～30分钟，得到溶液C；所述微波频段是1～3GHz，微波系统的输出功率是500W～1500W；

(4)按目的催化剂中活性组分与碳载体的比例，将浆料B与溶液C混合，冷却至室温；

对于制备Ir_xN_1-xX_y/C，然后向浆料B与溶液C的混合液中鼓CO₂气体至体系的pH值恒定，继续鼓入CO₂气体2-3小时，得到浆料D；

(5)将浆料D离心洗涤，60-120度真空干燥4-12小时，得到固体粉末E；

(6)将固体粉末E在惰性气体或还原性气氛下于200-900℃热处理0.5-6小时，即得本发明的催化剂。

5.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述碱液为氨水、碱金属氢氧化物溶液、碱金属碳酸盐溶液或碱金属碳酸氢盐溶液。

6.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述过渡金属Ir的可溶性前驱物为过渡金属的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、卤化物、二亚硝基二胺盐、乙酰丙酮化物、羰基合物或大环络合物卟啉、酞箐及大环络合物卟啉和/或酞箐的聚合物中的一种或一种以上；所述硫族元素X的可溶性前驱物为硫族元素X的氧化物或硫族元素X的有机或无机酸或硫族元素X的有机或无机酸盐；所述过渡金属N的可溶性前驱物为N的羰基合物。

7.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述碳载体为碳黑、石墨碳、碳纳米管、碳纤维、碳微球和/或碳气凝胶。

8.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：所述惰性气体为高纯氮气或氩气，所述还原性气氛为氢气或氢气与惰性气体的混和气。