[发明专利]一种燃料电池阴极催化剂及其制备方法

权利要求书

【权利要求1】一种燃料电池阴极催化剂，其特征在于该催化剂活性组分为Pt、Au和M，其中M是选自过渡金属的一种或几种单质，活性组分总含量为10～70wt％，其余为导电性载体，该催化剂可由下述方法制备获得：将导电性载体与溶剂混合得浆料；将Pt、Au和M的可溶性前驱物溶解于溶剂中，搅拌得到溶液；将上述浆料与溶液混合，加入碱金属或碱土金属溶液，调节混合浆料的pH值为9~14；将混合浆料用微波加热1~30分钟，冷却后，加入酸性溶液调pH值为0~6，在10~50℃搅拌条件下处理2~5小时，得到浆料；洗涤，干燥，得到固体粉末；将固体粉末在惰性气氛或还原性气氛中，在200~900℃下处理1~8小时，冷却后，得本发明的催化剂。

【权利要求2】根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂，其特征在于以催化剂重量为基准，所述Pt的百分含量为5～60wt％，Au的百分含量为0.01～10wt％，M的百分含量为0.1～20wt％。

【权利要求3】根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂，其特征在于所述的M为选自IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IB、IIB、IIIA和IVA族中的一种或几种单质。

【权利要求4】根据权利要求3所述的燃料电池阴极催化剂，其特征在于所述的M为Fe、Co、Zr、Ti、Mn、Ce、Sn、Ni、Cr或Ag中的一种或几种金属单质。

【权利要求5】根据权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂，其特征在于所述的催化剂粒径为1～4nm。

【权利要求6】一种如权利要求1所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于：

(1)将导电性载体与溶剂按10~200mL溶剂/1g载体的比例混合均匀得浆料；

(2)将Pt、Au和M的可溶性前驱物溶解于溶剂中，搅拌均匀得到溶液；

(3)将步骤(1)的浆料与步骤(2)的溶液混合，搅拌下加入碱金属或碱土金属溶液，调节混合浆料的pH值为9~14；

(4)将步骤(3)中的混合浆料用微波加热1~30分钟，冷却后，加入酸性溶液调pH值为0~6，在10~50℃搅拌条件下处理2~5小时，得到浆料。

(5)将步骤(4)中的浆料用水、低分子醇或它们的混合溶液洗涤；在60~120℃真空干燥，得到固体粉末；

(6)将步骤(5)中的固体粉末在惰性气氛或还原性气氛中，在200~900℃下处理1~8小时，冷却后，得本发明的催化剂。

【权利要求7】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的步骤(1)中的混合是超声混合，步骤(2)中的搅拌为超声搅拌。

【权利要求8】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的溶剂为水、C₂-C₄的一元醇、C₂-C₄的二元醇或多元醇中的一种或几种的混合物

【权利要求9】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的一元醇为乙醇或异丙醇；所述的二元醇或多元醇为乙二醇、丙三醇或丁二醇。

【权利要求10】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的可溶性前驱物为可溶性铂盐、可溶性金盐和过渡金属的可溶性盐。

【权利要求11】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的导电性载体为活性碳、碳纳米管、纤维碳、碳微球、碳气凝胶或导电陶瓷。

【权利要求12】根据权利要求11所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的导电陶瓷为TiC，SiC，TiB₂，TiO₂。

【权利要求13】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中碱金属或碱土金属溶液为碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐溶液。

【权利要求14】根据权利要求6所述的燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于所述的微波加热为连续加热、间歇加热或连续加热与间歇加热相接合的方式，其功率为500~1000W。