[发明专利]用于直接甲醇和甲酸燃料电池的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于直接甲醇和甲酸燃料电池的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂，其特征在于：该催化剂为钯铜氮化钽为壳、碳为核的核壳型催化剂，分子式为PdCu@TaN/C；该催化剂中的钯、铜、氮化钽和导电炭黑组分在催化剂中所占的质量百分比分别为3-10％、0-10％、15-70％和15-70％。

2.如权利要求1所述的用于直接甲醇和甲酸燃料电池的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂，其特征在于：所述钯铜氮化钽均匀分散在载体导电炭黑的表面，催化剂的平均粒径为3nm，具有优越的甲醇和甲酸电催化氧化性能。

3.权利要求1或2所述的用于直接甲醇和甲酸燃料电池的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在容器中加入氮化钽、导电炭黑和乙二醇，放置于磁力搅拌器上搅拌，然后进行超声处理使氮化钽和导电炭黑在乙二醇中分散均匀，得到混合物A；

2)将氯钯酸钠、氯化铜和柠檬酸钠加入到步骤1)得到的混合物A中，置于磁力搅拌器上搅拌均匀，得到混合物B，其中按照钯负载量为3-10％质量分数加入对应质量的氯钯酸钠，按照铜负载量为0-10％质量分数加入对应质量的氯化铜，按照氯钯酸钠质量的8～10倍加入还原剂柠檬酸钠；

3)将步骤2)得到的混合物B升温至100-130℃搅拌2-6h，其中氯钯酸钠和氯化铜分别被还原为金属钯和铜，得到固液混合物，然后冷却至室温；

4)将冷却至室温后的固液混合物用去离子水和无水乙醇洗涤至无乙二醇、钠离子以及氯离子残留，放入60～80℃的烘箱中干燥6～12h，经研磨得到用于直接甲醇和甲酸燃料电池的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤(1)所述氮化钽和导电炭黑的质量比2:1，氮化钽和乙二醇量的关系按照每4mg氮化钽对应1mL乙二醇。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中磁力搅拌器上搅拌的时间为15～30min，步骤(1)中超声处理的时间为60-120min。

6.如权利要求1所述的碳载钯铜氮化钽纳米电催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂作为直接甲醇燃料电池和直接甲酸燃料电池的阳极和阴极电催化剂。