[发明专利]一种聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，包括载体和活性组分，其特征在于：所述载体由聚苯胺包覆碳黑，所述活性组分为具有核壳型结构的铂钴金属，其中铂钴合金为核，铂为壳；聚苯胺包覆碳黑的载体60重量％～80重量％；具有核壳型结构的铂钴金属20重量％～40重量％；所述铂钴合金的核中，铂和钴的原子比为1:0.5～1:3；

其制备步骤如下：

(1)碳载体前处理：称取适量碳载体，分散于浓酸中处理，然后用去离子水洗涤至中性，抽滤，烘干，研磨成粉末备用；

(2)碳-聚苯胺的制备：称取步骤(1)处理后的碳粉，均匀分散于HClO₄溶液中，冰浴条件下，加入苯胺的水溶液，磁力搅拌，将过硫酸铵溶于HClO₄溶液中，缓慢滴加进反应体系，0℃下反应一段时间，反应结束后，洗涤抽滤，烘干，研磨成粉末后，80℃下烘干，按上述步骤合成碳：聚苯胺质量比为1:0.5～1:2的碳-聚苯胺复合载体；

(3)采用微波加热辅助乙二醇-NaBH₄还原的方法制备催化剂：将步骤(2)中得到的碳-聚苯胺复合载体分散至乙二醇中，乙二醇除作为还原剂还能够抑制催化剂粒径的生长，超声使其混合均匀，在分散有碳-聚苯胺复合载体的乙二醇溶液中，按Pt:Co原子比为1:0.5～1:3分别加入H₂PtCl₆·6H₂O/EG溶液和CoCl₂/EG溶液，得到混合溶液，磁力搅拌下，用KOH/EG将上述混合溶液pH值调节为9～11，称取过量NaBH₄溶于乙二醇中，缓慢滴加至反应体系，待反应至无气泡产生后，在130℃～180℃微波加热还原，反应0.5～2h，反应结束后，离心，洗涤，抽滤，烘干，得到固体的聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂，研磨成粉末；

(4)将步骤(3)得到的固体的聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂通过酸蒸汽或酸溶液进行脱合金处理，然后离心洗涤至溶液呈中性，经干燥后得到目标催化剂，即聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂。

2.根据权利要求1所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述具有核壳型结构的铂钴金属的粒径分布在2～4nm。

3.根据权利要求2所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述具有核壳型结构的铂钴金属在载体上均匀分散。

4.根据权利要求3所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述步骤(1)中，所述浓酸为浓HNO₃；所述步骤(1)中，所述用去离子水洗涤至中性的具体步骤如下：在油浴加热130℃下处理0.5h，反应结束后倒入去离子水中冷却稀释，然后，抽滤，洗涤。

5.根据权利要求4所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述步骤(2)中，所述碳粉为0.2g，所述HClO₄的浓度为1mol/L；所述步骤(2)中，所述的苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求5所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述步骤(3)中，所述KOH/EG的浓度为2mol/L。

7.根据权利要求6所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述步骤(4)中，所述的脱合金为气相脱合金或者液相脱合金。

8.根据权利要求7所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述气相脱合金为：在聚四氟乙烯反应釜中加入适量挥发性酸后，将装有聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂的砂芯坩埚置于反应釜中，保持酸的液面低于砂芯3cm，封装后的反应釜放入烘箱中加热，反应结束后冷却至室温；所得的脱合金催化剂均水洗至中性并置于烘箱中烘干。

9.根据权利要求8所述的聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，其特征在于：所述液相脱合金为：将聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂置于1mol/L H₂SO₄溶液中，室温下浸泡6h；所得的脱合金催化剂水洗至中性，置于烘箱中烘干后得到De-PtCo/C-PANI。