[发明专利]一种无机盐辅助保护的碳载钯或钯铂直接甲酸燃料电池电催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池电催化剂领域，具体涉及一种无机盐辅助保护的碳载钯或钯铂直接甲酸燃料电池电催化剂的制备方法。

背景技术

直接甲酸燃料电池具有燃料无毒、不易燃、储运方便和电化学活性、能量密度、质子导电率比直接甲醇燃料电池更高，对质子交换膜有较小的渗透率，在较低温度下可产生较大的输出功率密度等优点，被业内专家认为是很有希望代替甲醇燃料电池的燃料电池。

在燃料电池中，电催化剂扮演着电化学反应“工厂”的作用，是电池中的核心材料，电催化剂的研制是燃料电池的关键之一。目前，直接甲酸燃料电池广泛采用的催化剂为钯基催化剂。纯钯催化剂对甲酸氧化的初始活性高，甲酸氧化按照最有效的直接途径完成。但是，纯钯催化剂CO耐受性很差，很快毒化失活。因此，通常是在纯钯催化剂的基础上添加第二种金属。碳载PdPt催化剂是目前研究得较多的直接甲酸燃料电池电催化剂。在钯中添加少量铂可能有效提高钯的稳定性，而且由于铂在碳载体上的分散性比纯钯好，添加铂可以有效改善催化剂的分散性，从而提高催化剂的活性和贵金属的利用率。

中国发明专利ZL200610088445.5公开了“直接甲酸燃料电池的超细、高分散Pd/C催化剂及其制备方法”，该方法使用硼氢化钠等强还原剂在水相中、氟化物和稳定剂同时存在的条件下制备高分散Pd/C催化剂。由于硼氢化物为强还原剂，还原快速，所制备的电催化剂分散性较差。

中国发明专利ZL200710043391.5公开了“一类燃料电池用纳米钯或钯铂合金电催化剂的制备方法”，该方法使用乙二胺四乙酸钠等高分子量的络合剂作为保护剂，需要高温后处理去除，工艺复杂且耗能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无机盐辅助保护的碳载钯或钯铂直接甲酸燃料电池电催化剂的制备方法，借助无机盐的辅助保护，大大降低具有高分子量的保护剂的相对用量，简化后处理，从而得到一种实用的催化剂制备方法。

一种无机盐辅助保护的碳载钯或钯铂直接甲酸燃料电池电催化剂的制备方法通过以下技术方案实现：

配置前驱体水溶液，后加入碳载体交替超声、搅拌成悬浊液，然后往此悬浊液中加入无机盐和还原剂，调节pH值为9-10；然后在油浴中90-100℃回流6-10小时，冷却后抽滤，将滤饼用去离子水洗涤干净，真空干燥，研磨后得到碳载燃料电池钯或钯铂电催化剂，即无机盐辅助保护的碳载钯或钯铂直接甲酸燃料电池电催化剂；其中所述前驱体溶液为PdCl₂水溶液或PdCl₂水溶液和H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的混合水溶液。

上述方法中，所述PdCl₂水溶液浓度为0.01～0.1 mol/L，所述H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的浓度为0.01～0.1 mol/L。

上述方法中，所述PdCl₂水溶液和H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的混合水溶液中Pd：Pt的原子比为6:1～1：1。

上述方法中，所述碳载体为XC-72碳载体。

上述方法中，所述无机盐为KBr、KCl、KNO₃、NH₄Cl中的一种以上，无机盐与钯或者铂钯的摩尔比为10：1~20：1。

上述方法中，所述还原剂为柠檬酸、柠檬酸钠或柠檬酸钾，还原剂与钯或者铂钯的摩尔比为1:1~3:1。

上述方法中，所述的碳载燃料电池钯或钯铂电催化剂中活性金属组分与碳载体的质量百分比为10%～40%。

上述方法中，所述的碳载燃料电池钯或钯铂电催化剂中活性金属组分粒径为2.5nm-3nm。

与现有技术相比，本发明的优势是：使用相对较弱的柠檬酸还原剂，控制贵金属还原过程动力学，同时降低柠檬酸使用量，使用无机盐辅助，达到贵金属活性组分在碳载体上高度分散的目的。同时，该技术不使用高温后处理，简化工艺，降低生产能耗。

 

附图说明

图1是实施例1制备的Pd/C催化剂的电镜照片。

图2是实施例2制备的Pd₁Pt₁/C催化剂的电镜照片。