[发明专利]一种新型Pt-Te金属间化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用电催化剂Pt-Te金属间化合物的制备方法，属于燃料电池材料科学技术领域和电催化领域。

背景技术

燃料电池是一种通过电化学反应，直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置，它的发电过程不经过热机，因而不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高的特点。同时，燃料电池还是一种洁净的、环境友好的发电方式，过程中不产生SO₂、NO_x和悬浮物等有害物，也不放出CO₂温室气体。因此，它承载着人类实现高效率和零排放发电的梦想。

迄今已研究开发出多种类型的燃料电池。目前最常用的分类方法是按照电解质的不同进行划分的，主要分为五类：碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池。其中，质子交换膜燃料电池由于具有工作温度低、结构简单紧凑，能量密度和功率密度比其他燃料电池更高，可快速启动、维护方便等优点，可作为汽车动力电源和家庭电源，特别是用作各种电子器件如手机、笔记本电脑、其他数码产品等电源。

高效电催化剂的制备是燃料电池实现大规模应用的关键，Pt基金属间化合物由于其特点而具有较其他电催化剂更优的催化活性、选择性及稳定性，开发新型高效Pt基金属间化合物电催化剂对促进燃料电池研究的进步发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池用电催化剂Pt-Te金属间化合物的制备方法。该法制备工艺操作简单，且可控性强。

本发明提出Pt-Te金属间化合物的制备方法，技术方案分为两步：

1)将含铂、碲的前驱体及载体超声分散于体积比为2∶1的乙二醇和水的混合溶液中，其中铂与碲的摩尔比分别为1∶1或1∶2，升温搅拌回流，调节溶液pH＝9，接着加入还原剂，温度控制在130-160℃范围内，反应2-4h后过滤、洗涤、干燥，制得Pt₁Te₁/载体、Pt₂Te₃/载体金属间化合物的前驱体；

或者将负载型Pt/载体和含碲的前驱体超声分散于体积比为2∶1的乙二醇和水的混合溶液中，其中铂与碲的摩尔比分别为1∶1，升温搅拌回流，调节溶液pH＝9，接着加入还原剂，温度控制在130-160℃范围内，反应2-4h后过滤、洗涤、干燥，制得Pt₁Te₂/载体金属间化合物的前驱体。

2)将1)过程中制备的前驱体在还原气氛下低温400-700℃热处理0.5-3h后得到负载型Pt₁Te₁/载体、Pt₁Te₂/载体或Pt₂Te₃/载体金属间化合物。

上述含碲前驱体为亚碲酸钠或亚碲酸，含铂前驱体为氯铂酸或氯铂酸铵，载体为碳纳米管或XC-72，载体质量根据需制备催化剂中铂的载量来确定，还原剂为水合肼、甲酸，乙二醇和水的混合溶液为溶剂，溶液pH值通过氨水调节，热处理的还原气氛为氢气体积比为5％的配气，配气中的另一组分为惰性气氛氩气。

本发明所制备得到的Pt₁Te₁/载体、Pt₁Te₂/载体或Pt₂Te₃/载体金属间化合物对甲醇、甲酸、氧还原都具有良好的催化活性，适合质子交换膜燃料电池阴阳极电催化剂的要求。

附图说明

图1为本发明“二步法”制备PEMFC用电催化剂Pt-Te金属间化合物的流程图；

图2为实施例1中制得的PEMFC用电催化剂金属间化合物Pt₁Te₁/载体的X射线衍射图；

图3为实施例2中制得的PEMFC用电催化剂金属间化合物Pt₁Te₂/载体的X射线衍射图；

图4为实施例3中制得的PEMFC用电催化剂金属间化合物Pt₂Te₃/载体的X射线衍射图；

图5为实施例1制得的PEMFC用催化剂金属间化合物Pt₁Te₁/载体在0.5mol L^-1H₂SO₄氩气(a)、氧气(b)气氛下的电化学循环伏安曲线；