[发明专利]一种具有氨基修饰的Pd/TiO2/C纳米复合催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有氨基修饰的Pd/TiO₂/C纳米复合催化剂的制备方法，即采用APTMS修饰，不仅制备方法简单而且对CH₃CH₂OH的催化活性有了很大的提高，并可直接用做直接乙醇燃料电池阳极催化剂。

背景技术

能源是社会和经济发展的重要物质基础，伴随着经济的不断发展，人类对能源的开发利用也日益增长，现有的能源越来越不能满足人类的需求，能源危机日益突出，严重威胁着人类的生存和发展。因此，发展清洁、高效、可持续的新能源动力已经成为全世界的热点问题。

直接乙醇类燃料电池（DAEFCs）因其具有理论能量密度高、绿色环保、安全便携的特点，有望大规模应用于电动汽车和移动电子器件[1]。但是乙醇发生完全氧化生成CO₂是一个12电子转移过程，并且涉及到C-C键的断裂，而C-C键发生断裂需要很高的活化能，与此同时，在乙醇分子发生解离吸附的过程中，会产生一些强吸附性中间产物，覆盖催化剂表面活性位，易使催化剂中毒，降低催化活性。因此，提高乙醇电氧化活性及稳定性的关键在于研制高效廉价的电催化剂。

一般Pt是公认的醇类电化学氧化最好的催化剂，但是由于Pt储量有限，价格昂贵，使得燃料电池催化剂的成本居高不下[2]。最近研究表明，Pd金属在碱性条件下对乙醇具有更高催化氧化活性，且Pd在我国储量丰富，较为便宜，因此开发含Pd催化剂具有很好实际应用价值[3]。在催化剂的制备过程中，为了提高贵金属（如Pt、Pd）的分散度，增加催化剂的利用率，贵金属一般被负载在各类载体上（如Vulcan XC-72）。近几年来，过渡金属氧化物TiO₂也被引入燃料电池催化剂中，TiO₂的加入不但可以降低贵金属的含量，而且可以与贵金属之前形成协同效应，提高抗CO中毒能力，增加催化剂的催化活性。然而据文献报道，对于复合催化剂的制备通常采用传统的液相NaBH₄还原法，此方法虽然简单，但是由于NaBH₄的还原性极强，使制备的复合催化剂中贵金属粒子极易发生团聚，大大降低其分散性，相应的催化活性也随之降低[4-6]。因此，通过一种简单的氨基修饰方法，对传统的液相NaBH₄还原法进行改进，不仅可以提高复合催化剂中金属粒子的分散性，同时对乙醇电氧化具有较好的催化效果，那么其商业化的意义重大，本发明将解决此问题。

参考文献：

[1].Claudio Bianchini and Pei Kang Shen. Palladium-based electrocatalysts for alcohol oxidation in half cells and in direct alcohol fuel cells [J]. Chem. Rev. 2009, 109, 4183–4206.

[2].Qing Lv, Min Yin, Xiao Zhao et al. Promotion effect of TiO₂ on catalytic activity and stability of Pt catalyst for electrooxidation of methanol [J]. J. Power Sources. 2012, 218, 93-99.

[3].Xiao-Ming Wang, Yong-Yao Xia. The influence of the crystal structure of TiO2 support material on Pd catalysts for formic acid electrooxidation [J].Electrochim. Acta. 2010, 55, 851–856.

[4].Lioz Etgar, Wei Zhang, Stefanie Gabriel et al. High Efficiency Quantum Dot Heterojunction Solar Cell Using Anatase (001) TiO2 Nanosheets [J]. Adv. Mater. 2012, 24, 2202–2206.