[发明专利]一种Pt-Ag/多孔聚苯胺电极材料的制备方法

说明书

本发明属于燃料电池领域，尤其涉及一种Pt‑Ag/多孔聚苯胺电极的制备方法。本发明针对Pt催化材料资源有限且价格高昂的缺点，提供一种新型Pt‑Ag/多孔聚苯胺的制备方法。本发明通过化学法制备多孔聚苯胺，采用电沉积法制备Pt‑Ag/多孔聚苯胺纳米复合材料，同步对比了不同金属Fe、Mn、Sn修饰Pt/多孔聚苯胺复合电极对甘油的电催化氧化效果，确定Pt‑Ag/多孔聚苯胺复合材料对甘油的催化氧化效果最好。进一步对比了Pt、Ag沉积顺序、沉积圈数对甘油催化氧化的影响，确定先沉积Pt，后沉积Ag，且沉积圈数各为300时的Pt‑Ag/多孔聚苯胺电极性能最佳。因此，该复合材料在燃料电池方面有着潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，尤其是一种Pt-Ag/多孔聚苯胺电极材料的制备方法。

背景技术

近年来因环境污染和能源枯竭等原因，寻找新型能源成为人们首要关注的问题。而燃料电池作为一种高效、清洁的能源技术，应用前景十分可观。因为直接醇类燃料电池使用液态的醇类，因此有很多优点，如安全、易储存运输、燃料价格低廉等，省去了氢气重整的烦琐过程。同时，因其能够将化学能直接转化为电能，不需要额外充电，只要燃料足够，就能持续不断的产生电能，因此燃料电池有着非常诱人的发展前景。

对于直接醇类燃料电池的使用，甲醇燃料具有毒性和易挥发性，而乙醇、多羟基醇类和多羟基醇类衍生物则毒性小、沸点相对较高并且不易挥发，其中生物燃料甘油更可直接作为醇类燃料电池的燃料使用。相比于甲醇，甘油毒性更低，来源更加广泛，安全环保方面也更加突出。另外，含有伯位、仲位两种羟基官能团的甘油，官能团功能性更高，所以在反应条件和催化剂相同的情况下，甘油更易发生氧化，且其氧化所得的精细化工产物具有更高的附加值。

在目前的研究阶段，因阳极催化剂具有催化性能高、寿命长等优点，制备方向主要集中在阳极催化剂。而Pt催化材料的资源有限，价格昂贵，大大阻碍了它的商业化应用。因此，如何降低Pt载量，提高其利用率、催化性能及稳定性，或开发出更优异的阳极催化剂材料仍是目前研究的重点。

发明内容

本发明针对与现在其他醇类相比，直接醇类燃料电池使用液态的醇类，安全、易储存运输、燃料价格低廉，省去了氢气重整的烦琐过程，发展前景十分诱人。但若想直接使用醇类燃料电池，须借助催化剂的氧化作用，而阳极催化剂对有机小分子醇的利用以及电池性能有很大的影响，因此课题研究的重点之一便是寻找对有机小分子醇的电催化氧化具有高催化活性的催化剂及载体。而聚苯胺则是一种具有良好催化活性的载体材料，贵金属Pt对甲醇的催化氧化具有很高的活性，因此Pt及其复合材料被普遍用作燃料电池的催化剂。多种金属修饰聚苯胺具有更好的协同作用，催化效果也更加明显，因此金属修饰Pt/多孔聚苯胺纳米复合材料催化剂在甘油的催化氧化中有着很好的应用前景。

本发明所采用的技术方案为：以电化学方式沉积Pt-Ag/多孔PANI复合材料制备方法，以多孔PANI为载体，选择电化学沉积的方式将Pt、Ag沉积在多孔PANI上。

上述的Pt-Ag/多孔PANI复合材料，其制备方法如下：

(1)将1.0g苯胺(An)和0.5g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶解在31mL的0.5M硫酸溶液中(标记溶液A)，其中硫酸作为质子酸掺杂剂。和一定加入量的凹凸棒土(ATP)于溶液A中得混合溶液，然后加入2.84g过硫酸铵溶解在31mL 0.5M硫酸(标记溶液B)中，将所得溶液B缓慢滴加到混合溶液中，并在搅拌状态下用滴液漏斗滴加苯胺(每3秒一滴)。之后，混合液体保持在0℃，连续搅拌8小时然后静置一夜。过滤所得混合物用蒸馏水和乙醇洗涤直到滤液为止无色，然后在60℃下干燥24小时，研磨得到PANI/ATP均质粉末。最后，将0.8g PANI/ATP加入HF酸溶液中连续搅拌11h以除去ATP模板，最后过滤，洗涤和干燥。得到多孔PANI。

(2)将步骤1制备的载体取一定的量，分散于去离子水中，超声分散约15min，制成混合溶液。