[发明专利]一种Pt/C催化剂及其制备方法

说明书

本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种Pt/C催化剂及其制备方法。Pt/C催化剂的制备方法包括：将含有炭黑、铂前驱体、碱以及还原性醇的混合浆液采用微波加热反应；其中，微波加热步骤包括：在微波功率2000‑3000W下反应温度达到85℃后，停止微波10‑30min，然后调节微波功率至500‑1500W微波5‑15min后停止微波。采用较高功率的微波使混合浆液的反应体系快速升温至85℃，铂前驱体会以较快的速度在炭黑表面形成核点，然后停止微波的时间内已成核点的晶核进一步生长，再在较低的微波功率条件下反应，体系中剩余的铂前驱体继续生长还原，得到粒径分布较窄的Pt/C催化剂。

技术领域

本申请涉及材料领域，具体而言，涉及一种Pt/C催化剂及其制备方法。

背景技术

铂系催化剂是燃料电池中的重要组成部分，但Pt的价格高昂，资源匮乏，还未能找到替代的金属，故而降低Pt的使用量、提高Pt利用率和延长Pt催化剂的使用寿命是当前研究的热点问题，在保证催化剂活性的前提下，提高Pt催化剂的使用寿命成为当前需要解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种Pt/C催化剂及其制备方法，其旨在提高Pt催化剂的使用寿命。

本申请第一方面提供一种Pt/C催化剂的制备方法，包括：将含有炭黑、铂前驱体、碱以及还原性醇的混合浆液采用微波加热反应；

其中，微波加热步骤包括：在微波功率2000-3000W下反应温度达到85℃后，停止微波10-30min，然后调节微波功率至500-1500W微波5-15min后停止微波。

采用较高功率的微波使混合浆液的反应体系快速升温至85℃，铂前驱体会以较快的速度在炭黑表面形成核点，然后停止微波的时间内已成核点的晶核进一步生长，再在较低的微波功率条件下反应，体系中剩余的铂前驱体继续生长还原，得到粒径分布较窄的Pt/C催化剂。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述微波加热步骤之后还包括：

采用酸溶液沉降微波加热反应后的产物，然后过滤至滤液电导率小于10us/cm，干燥滤渣。

在本申请第一方面的一些实施例中，上铂前驱体选自H₂PtCl₆或者K₂PtCl₆。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述炭黑选自EC300J、EC600J以及BP2000中的至少一种。

EC300J、EC600J或者BP2000具有较大的比表面积，可以为Pt粒子提供较多的附着点。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述还原性醇选自乙醇、乙二醇、异丙醇以及丙三醇中至少一种。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述碱包括NaOH或者Na₂CO₃。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述炭黑通过以下步骤处理得到：

炭黑在1500-2500℃氮气气氛下保温2-8h，然后在酸溶液中浸泡3-24h，然后清洗干燥。

炭黑在1500-2500℃氮气气氛下保温2-8h，可以增强炭黑的耐腐蚀性，在酸溶液中浸泡3-24h可以在炭黑表面引入含氧基团，有利于Pt粒子与碳载体的锚定。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述酸溶液包括具有氧化性的酸。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述酸溶液包括硝酸或草酸中的至少一种。

本申请第二方面提供一种Pt/C催化剂，Pt/C催化剂通过本申请第一方面提供的Pt/C催化剂的制备方法制得。