[发明专利]一种直接甲醇燃料电池用炭载钯银纳米复合催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接甲醇燃料电池用炭载钯银纳米复合催化剂的制备方法，属于燃料电池材料科学技术领域和电催化剂技术领域。

背景技术

因为甲醇燃料具有能量密度高，能量效率高和便于运输和储存的优点，直接甲醇燃料电池在便携式电源装置和电动车中具有广阔的潜在应用前景。直接甲醇燃料电池的阳极反应是甲醇电化学氧化反应是一个涉及到六个电子转移的复杂反应。目前，对甲醇电化学氧化具有最好催化活性的Pt催化剂仍然是人们的主要研究对象之一。但是，受到传统Pt催化剂价格昂贵且资源匮乏的制约，直接甲醇燃料电池很难实现大规模的商业化应用。考虑到Pd催化剂在工业生产中的广泛应用且Pd在元素周期表中与Pt同族，Pd催化剂对甲醇等小分子醇电化学氧化的研究引起了越来越广泛的关注。

Hong Wang等以阳极氧化铝为模板采用电沉积法制备了纳米银阵列，并研究了其对乙醇[Hong Wang，Changwei Xu，Faliang Cheng，Sanping Jiang.Pd nanowire arrays as electrocatalysts for ethanol electrooxidation.Electrochemistry Communications，9(2007)1212-1216]、甲醇和异丙醇[Faliang Cheng，Hong Wang，Zhihong Sun，Manxia Ning，Zhiquan Cai，Min Zhang.Electrodeposited fabrication of highly ordered Pd nanowire arrays for alcohol electrooxidation.Electrochemistry Communications，10(2008)798-801]的电化学活性。研究结果显示在碱性溶液中Pd催化剂对小分子醇的电化学氧化具有较好的催化活性。然而，与Pt催化剂相似，甲醇电化学氧化过程中生成的类CO中间产物在Pd催化剂表面的吸附同样导致其催化活性逐渐减弱。

为了改善Pd催化剂的活性和抗甲醇中毒性能，Won Bae Kim研究组[Eun Ja Lim，Hyung Ju Kim，Won Bae Kim.Efficient electrooxidation of methanol and ethanol using MoO_x-decorated Pd catalysts in alkaline media.Catalysis Communications，25(2012)74-77]和R.J.Behm研究组[S.Sun，Z.Jusys，R.J.Behm.Electrooxidation of ethanol on Pt-based and Pd-based catalysts in alkaline electrolyte under fuel cell relevant reaction and transport conditions.Journal of Power Sources，231(2013)122-133]在Pd催化剂中分别掺杂了MoO_x和CeO₂，并获得了成功。根据双功能机理和电子效应机理，研究者已经制备了许多具有良好抗中毒性能的多金属Pt基复合电催化剂，如：PtRu/C、PtSn/C、PtSnCo/C、PtMoSi/C和PtRuEu/C等。本发明在双功能机理的指导下，通过在Pd活性组分的基础上添加Ag组分成功地制备了具有良好抗中毒性能的炭载钯银纳米复合催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接甲醇燃料电池用炭载钯银纳米复合催化剂的制备方法，该方法具有制备工艺简单，实验重现性高的特点，对其它纳米复合催化剂的合成有一定的借鉴意义。

本发明提供的直接甲醇燃料电池用炭载钯银纳米复合催化剂的制备方法的具体步骤如下：

(1)在三口烧瓶中分别加入80mg Vulcan XC-72R活性炭、2.504g聚乙烯吡咯烷酮、2ml0.0564M PdCl₂水溶液和200ml蒸馏水，然后通过30min的超声分散使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解并将活性炭均匀分散在混合溶液中；

(2)在不断搅拌的条件下，加入3.3ml 1M NaOH水溶液；

(3)继续搅拌10分钟后，向三口烧瓶中加入1ml 0.1177M AgNO₃水溶液；