[发明专利]一种质子交换膜燃料电池电极催化剂、制备方法及质子交换膜燃料电池

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池电极催化剂，包括载体以及负载于载体表面的铂，其特征在于，所述的载体是指负载有类石墨相氮化碳量子点的碳纳米颗粒；

所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂的制备方法，其制备步骤包括：

步骤a，羧基改性的纳米活性炭的制备：按照重量份计，取纳米活性炭10-20份加入至浓硝酸50-80份当中，升温进行改性反应，反应结束后，将纳米活性炭滤出，并使用去离子水洗涤，烘干后得到羧基改性的纳米活性炭；

步骤b，类石墨相氮化碳量子点的制备：按照重量份计，将二氰二氨5-8份、乙腈180-200份、二乙二醇40-45份混合均匀，然后进行在反应釜中进行反应，反应结束后，将产物分离，烘干后得到类石墨相氮化碳量子点；

步骤c，炭膜的喷涂：按照重量份计，将羧基改性的纳米活性炭10-15份、Nafion溶液25-30份、异丙醇2000-4000份混合均匀，得到分散液，再将分散液均匀的喷涂在质子交换膜的表面，然后进行烘干，得到负载炭膜的支撑层；

步骤d，氮化碳量子点在载体上的负载：类石墨相氮化碳量子点与去离子水按照重量比1：100-140混合，作为悬浮液；再将负载炭膜的支撑层浸泡于悬浮液当中，升温进行反应，反应结束后，用去离子水清洗、烘干，得到包含载体的支撑层；

步骤e，铂的原位沉积：配制含有铂前驱体、还原剂的水溶液，将包含载体的支撑层浸泡于水溶液当中，进行还原反应，反应结束后，用去离子水冲洗、烘干后，得到负载有铂的催化剂。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂，其特征在于，所述的纳米活性炭的平均粒径是50-200nm。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂，其特征在于，步骤a中改性反应的温度是55-65℃，改性反应的时间是1-3h。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂，其特征在于，步骤b中反应的温度是210-230℃，反应的时间是20-60h。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂，其特征在于，步骤c中Nafion溶液中树脂的浓度是5-10w%。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池电极催化剂，其特征在于，步骤e中铂前驱体、还原剂的浓度分别为0.1-0.2wt%、3-5wt%；反应温度是20-35℃，反应时间是20-60h；铂前驱体选自氯铂酸，还原剂选自抗坏血酸、甲酸或者乙酸中的一种。