[发明专利]一种燃料电池中PdNi双合金催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池中PdNi双合金催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将Pd前驱体与Ni前驱体、表面活性剂、溶剂和还原剂按比例混合，均匀搅拌充分反应得混合溶液；2)将步骤1)所得混合溶液加热搅拌，进行高热反应；3)将反应好的试剂用正己烷洗涤离心，得到初步的样品；4)将初步的样品与碳黑混合，再加入环己烷与乙醇，超声搅拌，离心烘干，得到PdNi双合金催化剂。本发明利用活性表面积与还原剂的共同作用，使得PdNi前驱体更好的相互反应，改变合金催化剂的形貌，使其暴露不同的表面活性位点，得到了更加经济实惠的燃料电池催化剂。

技术领域

本发明属于燃料电池催化剂技术领域，尤其是涉及代替铂类催化剂的钯基双金属催化剂的制备。具体地，本发明涉及一种燃料电池中PdNi双合金催化剂的制备方法。

背景技术

聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)是一种可再生能源转换装置，在为便携式电子设备和汽车提供动力方面具有巨大的潜力。电催化剂是燃料电池的关键材料，目前燃料电池阴极氧化还原催化剂主要是昂贵的Pt/C，过高的成本成为了制约燃料电池发展的主要因素。

因此，亟需开发一种新的催化剂以替代铂类催化剂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种燃料电池中PdNi双合金催化剂的制备方法。该制备方法通过表面活性剂改变了催化剂的形貌，使其暴露了不同的活性位点。同时，利用碳材料良好的分散性，使得催化剂分散，提高了利用率。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于燃料电池的PdNi双合金催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)将Pd前驱体与Ni前驱体、表面活性剂、溶剂和还原剂按比例混合，均匀搅拌充分反应得混合溶液；

2)将步骤1)所得混合溶液加热搅拌，进行高热反应；

3)将反应好的试剂用正己烷洗涤离心，得到初步的样品；

4)将初步的样品与碳黑混合，再加入环己烷与乙醇，超声搅拌，离心烘干，得到PdNi双合金催化剂。

优选地，步骤1)中，Pd前驱体与Ni前驱体的质量比为5～5.1：2.9～3，Pd前驱体为乙酰丙酮钯，Ni前驱体为乙酰丙酮镍。

优选地，步骤1)中，表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵，其添加量与Pd前驱体的质量比为1～1.1：25～25.5。

优选地，步骤1)中，溶剂为油胺；还原剂为甲醛或抗坏血酸，油胺添加量与Pd前驱体的体积质量比为1～1.5：5～5.5；甲醛或者抗坏血酸的添加量与Pd前驱体的体积质量比为1～1.1：1～1.1。

优选地，步骤1)中，均匀搅拌充分反应的条件为：在磁力搅拌器下常温反应1～1.5h，混合试剂变为透明液体。

优选地，步骤2)中，高热反应的反应条件为：温度为160～170°，保温时间为11～12h。

优选地，步骤3)中，离心时采用的洗涤试剂为正己烷，正己烷的添加量与高温反应得到样品的体积比为1～1.2：1～1.2，离心速率为5000～6000rpm，离心次数为2～3次。

优选地，步骤4)中，初步的样品与炭黑的质量比例为1～1.1：4.9～5，环己烷与乙醇的体积比为1～1.1:9～9.1，洗涤2～3次。

本发明利用钯比铂的成本优势，开发了可代替铂的钯基催化剂。通过改变表面活性剂的用量，进而改变了催化剂合金的形貌，暴露了更多的活性位点。