[发明专利]一种用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂及其制备

权利要求书

1.一种用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂，其特征在于：以元素周期表中的第IVB、VB、VIB、VIII族中的一种或一种以上金属元素的磷氧化物为活性组份，活性组份的重量为催化剂总重量的0.8～50％，余量为载体。

2.按照权利要求1所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂，其特征在于：其活性组份中含有的金属元素为Ru、Mo、W、Zr、Cr、V、Ta、Fe、Co、Ni、Ti中的一种或一种以上，其在催化剂中的质量百分含量为0.5～20％。

3.按照权利要求1所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂，其特征在于：所述第IVB、VB、VIB、VIII族中的一种或一种以上金属元素的磷氧化物为Ru、Mo、W、Zr、Cr、V、Ta、Fe、Co、Ni、Ti的磷氧化物，其结构通式为MP_yO_z，其中：M为过渡金属元素，0.5≤y≤2，2.25≤z≤6。

4.按照权利要求1所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂，其特征在于：所述载体为活性碳、导电炭黑、石墨炭、碳纳米管和/或碳纳米纤维。

5.一种权利要求1所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂的制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下，

1)按照过渡金属与元素P的摩尔比为0.5～2的比例将金属可溶性前驱物、磷酸盐添加到溶剂中，混合均匀，溶剂在总溶液中的质量比为5～90％；

2)将PH值调节剂和表面活性剂溶解到溶剂中，与步骤1)混合溶液混合均匀，溶剂在总溶液中的质量比为20～90％；PH值调节剂与过渡金属元素的质量比为70～80；表面活性剂与过渡金属元素的质量比为2～4；

3)将载体与步骤2)混合溶液混合均匀，利用常规的方法将活性组分均匀的分散在载体的表面；载体与过渡金属元素的质量比2～195；

4)将步骤3)混合物经陈化、分离后，在80℃～120℃的条件下，干燥3～24小时；

5)在H₂/惰性气体的气氛下，将上述干燥后的混合物在300℃～700℃下焙烧1～6小时，得到产物。

6.按照权利要求5所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸胺、磷酸氢胺、磷酸二氢胺中的一种或一种以上的混合物；所述金属的可溶性前驱物为金属硝酸盐、草酸盐、乙酸盐中的一种或一种以上的混合物。

7.按照权利要求5所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂的制备方法，其特征在于：所述PH值调节剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、重量浓度25-28％的氨水中的一种或一种以上；表面活性剂为烷基磺酸钠盐。

8.按照权利要求5所述用于质子交换膜燃料电池阴极的电催化剂的制备方法，其特征在于：所述载体为活性碳、导电炭黑、石墨炭、碳纳米管和/或碳纳米纤维；所述溶剂为水、C₂～C₈的一元醇、C₂～C₈二元醇或C₂～C₈三元醇中的一种或一种以上的混合溶液。