[发明专利]一种用于提高甲醇燃料电池电氧化活性的实现方法

说明书

本发明涉及一种用于提高甲醇燃料电池电氧化活性的实现方法。甲醇电氧化测试是在0.5M H₂SO₄+2M CH₃OH电解质中进行循环伏安测试，以制备得到的粗糙八面体PtCoFe为甲醇燃料电池电氧化催化剂，催化剂制备以氯铂酸，氯化钴和三氯化铁为原料，以甘氨酸为还原剂和保护剂，加入特定含量的SDS和NaI，制备得到选择性较高的粗糙八面体形貌PtCoFe合金纳米粒子，制备方法绿色清洁。获得的粗糙八面体PtCoFe合金纳米粒子台阶原子多，活性位密度高，在甲醇燃料电池电氧化催化实验中显示出优异的电催化活性，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于甲醇燃料电池性能研究领域。具体的说，本发明是采用粗糙八面体形貌PtCoFe合金纳米粒子提高催化氧化甲醇燃料电池电氧化性能。

背景技术

贵金属Pt纳米结构催化剂由于其优异的催化性能和热稳定性，广泛地应用于工业催化，生物仿生，电催化等领域。但由于在实际应用中的一些制约因素，如易中毒，寿命短以及价格高昂，使得这种优异的纳米催化剂无法进一步推广及应用。研究工作者为了解决这些问题，目前常采用将价格低廉的3d过渡金属元素部分替代Pt，形成Pt基二元/多元合金催化剂，并且通过条件控制，探究其形貌，组成与催化性能稳定性的关系。

在众多过渡金属元素中，Co和Fe分别作为地球上较为丰富的过渡金属元素之一，是Pt基二元合金较好的选择。目前制备PtCoFe合金纳米粒子方法的报道较少，且这些方法都是有机溶剂大分子作为溶剂，合成出来的PtCoFe合金纳米粒子大多数被有机物包裹，活性位不能暴露，无法与反应物相接触。因此设计和开发水溶液制备PtCoFe合金纳米粒子具有重要的意义。本发明开发的一种制备粗糙八面体PtCoFe合金纳米粒子的方法，大大提高了Pt的台阶原子数，增加了PtCoFe合金的活性位密度。

燃料电池被认为是不久的将来可替代传统的内燃机的重要的动力装置。质子交换膜燃料电池另一重要特点在于其既可以清洁能源如氢气等作为燃料，也能够以可再生的小分子有机物如甲酸、乙醇、甲醇等为燃料。根据之前的研究表明，Pt催化剂是质子交换膜燃料电池中催化性能最好的催化剂，但是Pt催化剂高昂的成本和利用率在一定程度上限制了燃料电池的应用前景，因此制备用于改进提高电催化性能的催化剂已成为当前迫切急需解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明解决了目前Pt纳米结构催化剂存在易中毒，寿命短，价格高昂以及现有技术的甲醇燃料电池催化剂催化活性低等技术问题，制备一种高密度活性位的粗糙八面体形貌PtCoFe合金纳米粒子，提高Pt基纳米结构催化剂的甲醇电催化性能。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：