[发明专利]一种用于直接甲醇燃料电池的阳极复合催化剂Pt-MoOx及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种用于直接甲醇燃料电池的阳极 复合催化剂Pt-MoO_x及其制备方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)的能量转换效率高、环境污染小，特别适 用于手机、便携式摄像机和笔记本电脑等小型电子设备。尽管DMFC在理论 上具有很高的功率密度和良好的应用前景，但目前用于直接甲醇燃料电池的 阳极催化剂的主要成分为铂，导致成本很高，而且催化剂的活性较低、抗中 毒能力弱，直接导致DMFC难以商业化应用。因此，制备粒径小且分布均匀 的铂纳米粒子及抗CO中毒能力强的复合催化剂是当前研究的热点。

研究表明，MoO_x能够提高铂对甲醇的催化氧化能力和抗甲醇氧化中间 体中毒的能力，所以Pt-MoO_x复合催化剂在DMFC阳极催化剂中具有很好 的应用前景。目前，DMFC复合催化剂Pt-MoO_x的主要制备方法是采用H₂还原MoO₃来获得MoO_x，但是这种方式的过程复杂，而且反应条件要求苛 刻。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工艺简单、成 本低、可控性强的用于直接甲醇燃料电池的阳极复合催化剂Pt-MoO_x。

本发明的另一目的在于提供上述阳极复合催化剂Pt-MoO_x的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于直接甲醇燃料电池的阳极复合催化剂Pt-MoO_x的制备方法，包 括下述步骤：

(1)催化剂载体碳球(简称CSP)的水热合成和碳化处理；

(2)将浓HCl加入钼酸铵溶液中，制成钼酸溶液(H₂MoO₄)；然后在 钼酸溶液中加入NaBH₄溶液，生成氢钼青铜溶胶(H_xMoO₃)；

(3)将处理后的碳球(CPS)置于H_xMoO₃溶胶中，然后在60～80℃ 加热蒸干，并在80～100℃真空干燥2～6小时，得到H_xMoO₃/CPS；再在 氩气保护下，将H_xMoO₃/CPS在600～1000℃下加热0.5～2小时，得到 MoO_x/CSP；

(4)将H₂PtCl₆乙二醇溶液与NaOH乙二醇溶液混合均匀后，加入 MoO_x/CSP，通入N₂，120～160℃加热回流2～4个小时；离心、洗涤、干 燥后，得到用于直接甲醇燃料电池的阳极复合催化剂Pt-MoO_x/CSP。

步骤1中，所述碳球的水热合成，包括下述步骤：将0.4～1.2g/ml的 葡萄糖水溶液，放入聚四氟乙烯内衬的高压反应壶，在160℃～180℃加热 反应2～8h，离心分离，洗涤，干燥，制得碳球。

步骤1中，所述碳球的碳化处理包括下述步骤：把碳球(CSP)放入管 式炉中，通入氩气作为保护气，在800～1200℃加热0.5～2h，自然冷却至 室温。

步骤2中，所述钼酸铵与浓盐酸的质量体积比为1g∶(5～20)ml，所 述浓HCl的质量浓度为30％～40％。

步骤2中，所述NaBH₄溶液的浓度为0.01～0.3mol/L，NaBH₄与钼酸 铵的体积质量比为(5～20)ml∶1g。

步骤3中，所述碳球与钼酸铵的质量比为1∶(0.1～1)。

步骤4中，所述H₂PtCl₆乙二醇溶液的浓度为1.93～19.3mmol/L；所述 NaOH乙二醇溶液的浓度为0.1～1mol/L。

步骤4中，H₂PtCl₆与NaOH的体积比为1∶(1～5)，MoO_x/CSP与 H₂PtCl₆的质量体积比为1g∶(10～50)ml。