[发明专利]具有碳纳米层的导电陶瓷为担体的燃料电池催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池催化剂，其特征在于，所述的催化剂的担体为表面包覆有一层纳米碳薄膜的导电陶瓷，所述的纳米碳薄膜的厚度为0.2～8纳米。

2.如权利要求1所述的燃料电池催化剂，其特征在于，所述的导电陶瓷担体为SiC、TiO₂、Ti₄O₇、ZrO₂、SnO₂、ZnO、RuO₂、TiSi₂、TiB₂、TiN、TiC、WC、ZrC或B₄C，粒径为10～100纳米。

3.如权利要求1所述的燃料电池催化剂，其特征在于，所述的催化剂为贵金属单质或贵金属合金，所述的贵金属合金为MxNy或MxNyOz，其中M、N、O分别为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Fe、Cr、Ni、Co、Mn、Cu、Ti、Sn、V、Ga和Mo中的任一金属元素，M、N、O三者互不相同，但至少有一种为贵金属铂，x、y和z为催化剂中各金属原子比，其数值分别为0～100中的自然数，且x+y＝100或x+y+z＝100，贵金属单质为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os中的任意一种。

4.权利要求1所述的燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

步骤1、首先将导电陶瓷放在无水乙醇中超声分散，然后将配置好的溶液滴在硅衬底上在其表面形成薄膜；将该薄膜样品放入考夫曼型气体离子源中，通入碳氢气体，保持压力在2～7×10^-1帕，并用能量为80电子伏特，电流强度为60微安/厘米²的电子束对样品进行照射0.5～4小时，样品的温度保持在400～800℃，制得碳包覆导电陶瓷担体；

步骤2、将催化剂前驱体盐溶于去离子水或醇或醇水溶液中，在N₂、He或Ar保护下充分搅拌，反应过程中保持溶液的pH＝9～13，在130～160℃加热回流2～5小时，制备出稳定的金属催化剂胶体；

步骤3、将步骤2制得的金属催化剂胶体，在室温下加入步骤1制得的具碳纳米薄膜层的导电陶瓷担体，搅拌8～10小时，制备出以碳包覆导电陶瓷为担体的燃料电池催化剂。

其中，所述的碳氢气源是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙炔、丙炔、乙烯、丙烯或丁烯；所述的醇水溶液中醇与水的质量比为0.5～100∶1，醇为甲醇、乙醇、丙醇及异丙醇中的任一种；所述的导电陶瓷担体为SiC、TiO₂、Ti₄O₇、ZrO₂、SnO₂、ZnO、RuO₂、TiSi₂、TiB₂、TiN、TiC、WC、ZrC或B₄C，粒径为10～100纳米；所述的金属催化剂为贵金属单质或贵金属合金，所述的贵金属合金为MxNy或MxNyOz，其中M、N、O分别为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Fe、Cr、Ni、Co、Mn、Cu、Ti、Sn、V、Ga和Mo中的任一金属元素，M、N、O三者互不相同，但至少有一种为贵金属铂，x、y和z为催化剂中各金属原子比，其数值分别为0～100中的自然数，且x+y＝100或x+y+z＝100，贵金属单质为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os中的任意一种；所述的催化剂前驱体盐为H₂PtCl₆、RuCl₃、PdCl₂、IrCl₃、Co(NO₃)₂中的一种以上。