[发明专利]甲醇氧化的铂基三金属催化剂、电极材料、电极、电池和制备方法

说明书

本发明公开了甲醇氧化的铂基三金属催化剂、电极材料、电极、电池和制备方法，制备含镍、钯、铂离子的溶液，将三种溶液混合后加入还原剂，搅拌后于水浴中静置；待金属纳米颗粒沉降后，除去上清液，并加水重复该过程；最后将得到的含有少量水的纳米材料分散液进行干燥处理。本发明制备的合金催化剂成本低廉、催化活性高、长时间工作稳定性好，可以减少甲醇燃料电池阳极催化剂性能与市场预期之间的差距，对甲醇燃料电池的进一步推广有重要意义。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及的是一种高性能甲醇氧化的铂基三金属催化剂、电极材料、电极、电池和制备方法。

背景技术

燃料电池作为最有潜力的新能源之一，是一种高效、清洁和环保的能源动力装置，它可以将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能，在移动电源、交通运输等领域以及特定地理条件下具有良好的应用前景。由于醇类的易获得性、低毒等优点，直接甲醇类燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)作为一种可再生能源开始引起科研工作者的兴趣。另外，DMFC反应过程不受卡诺循环限制，理论能量转化效率高，且电池结构简单、无噪音、无污染，DMFC正在成为理想的能源利用方式。制备低成本、高性能的催化剂是DMFC早日普及的重要前提，也是国际研究的热点领域之一。

DMFC阳极催化剂(催化醇类氧化)低的活性、差的稳定性和高的成本一直是制约DAFC快速发展的重要因素之一。铂(Pt)作为DMFC阳极催化剂的主要有效成分，其在催化剂中的含量直接影响着催化剂的成本。但是由于铂在地壳中的含量非常低，因此开发新型的铂基催化剂，降低铂在催化剂中的含量，提高单位质量铂的催化活性对DMFC的发展有重要的意义。

目前科研工作者已经发展了多种方法制备基于铂的合金纳米材料，并将其用于甲醇的电催化氧化，同时对氧化机理和活性位点等进行了研究。但是绝大多数材料对甲醇的催化活性仍然有限，而且长时间工作后活性下降明显，这严重制约了甲醇燃料电池的发展。现有的制备方法通常需要表面活性剂、较高的反应温度、较长的反应时间、复杂的后处理等等。因此，发展新方法制备低成本、高性能的铂基催化剂对DMFC的商业化有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种高性能甲醇氧化的铂基三金属催化剂、电极材料、电极、电池和制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种高性能甲醇氧化的铂基三金属催化剂的快速制备方法，制备含镍、钯、铂离子的溶液，将三种溶液混合后加入还原剂，搅拌后于水浴中静置；待金属纳米颗粒沉降后，除去上清液，并加水重复该过程；将得到的含有少量水的纳米材料分散液进行干燥处理得铂基三金属催化剂。

所述的制备方法，最后将得到的含有少量水的纳米材料分散液进行冷冻干燥处理。

所述的制备方法，镍的金属盐溶液采用硫酸镍制备，铂离子溶液采用氯铂酸制备，硫酸镍、氯铂酸溶解于水中配制水溶液；氯化钯溶于稀盐酸中制得H2PdCl4，其最终pH为6-7；所述还原剂为NaBH4水溶液。

所述的制备方法，在搅拌条件下快速加入新鲜的NaBH4水溶液，搅拌后于60摄氏度水浴中静置。