[发明专利]一种表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：包括碳载体和活性物质，活性物质为金铂钴纳米颗粒，颗粒的粒径为2～5nm，Au分布于颗粒表面，Co分布于颗粒内部，且催化剂中Pt载量为50～60wt.％；

所述金铂钴纳米颗粒中Pt的原子比例为93～95％，Co的原子比例为4～6％，Au的原子比例为1～2％；

所述催化剂的纳米颗粒平均粒径为3.4～3.6nm；

所述表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将铂和钴的前驱体以及碳载体加入乙二醇中，得到均匀分散的含有铂钴前驱体以及碳载体的乙二醇混合液；

(2)调节乙二醇混合液的pH至9～10，后加热至175～190℃，冷凝回流处理，后冷却至室温；

(3)在室温条件下，向步骤(2)处理过的混合液中加入含有氯金酸钾的酸溶液，使混合液的pH调节至2～3，搅拌15～30min后抽滤、洗涤烘干得到烘干产物；

(4)将烘干产物研磨成粉状，后置于管式炉进行热处理，得到表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂；其中，热处理温度为150～200℃，时间为2～3小时。

2.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：步骤(1)中，制备得到的乙二醇混合液中的碳载体的浓度为0.25～0.45mg/mL，铂的前驱体的浓度为0.002～0.003mol/L。

3.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：步骤(3)中，氯金酸钾和铂的前驱体的摩尔比为1/40～1/30，加入含有氯金酸钾的酸溶液后的混合液中氯金酸钾浓度在0.04～0.06mmol/L。

4.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：步骤(3)中，所述含有氯金酸钾的酸溶液为稀硝酸溶液，氢离子浓度为0.1～0.2mol/L，溶液体积为乙二醇混合液的1/3～1/2。

5.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：铂的前驱体为六水合氯铂酸或氯化铂，钴的前驱体为六水合氯化钴或六水合硝酸钴，碳载体为导电炭黑XC-72或EC300。

6.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂，其特征在于：步骤(2)中，配置强碱的乙二醇溶液用于调节pH，所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠，浓度为0.4～1mol/L。

7.根据权利要求1所述的表面金修饰的高载量碳载铂钴催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用。