[发明专利]一种Cu2

说明书

本发明提供了一种Cu₂O@PtCu催化剂的制备方法及其用于硼氢化钠电氧化的应用。该方法首先将Cu₂O八面体粉末溶于水中，再加入聚乙烯吡咯烷酮，超声处理并搅拌，使之分散均匀；而后在搅拌条件下，加入特定量的H₂PtCl₆水溶液反应，再加入醋酸继续反应，反应完毕后依次经固液分离、清洗、干燥得到成品。本发明以八面体结构的Cu₂O和H₂PtCl₆为前驱体，利用电置换反应的方法在室温下制备具有核壳结构的Cu₂O@PtCu催化剂，所制备的催化剂对硼氢化钠的电催化氧化具有很好的催化活性和稳定性，性能是商业化Pt/C的1.5倍，稳定性提升了50％。本发明方法操作简便，具有较好的发展前景。

技术领域

本发明涉及燃料电池阳极催化剂技术领域，具体涉及一种Cu₂O@PtCu催化剂的制备方法及其用于硼氢化钠电氧化的应用。

背景技术

燃料电池因具有功率密度大、转换效率高、污染小等优点而成为人类积极研发的新能源技术。直接硼氢化物燃料电池(DBFC)是氢能和燃料电池结合在一起的绿色新能源技术，它可将储存在硼氢化物燃料电池中的化学能(氢能，如NaBH₄含氢量为10.6％)转化为电能。与一般燃料电池相比，DBFC具有更高的理论输出电压和功率密度、优良的性能、便捷的运输和储存、无污染、可在常温下运行等优点，因而备受关注。然而，DBFC的性能又受其阳极催化剂的控制。

常用的DBFC阳极催化剂Pt，Au等均为贵金属，价格昂贵，导致DBFC的成本较高，从而限制其商品化应用。至今，己有多种降低阳极催化剂成本方法被报道。例如，将Pt，Au等贵金属催化剂负载在高比表面积的碳材料上制得高分散、高活性、粒径小的Pt/C，Au/C等纳米催化剂。或者在Pt，Au等贵金属催化剂中掺杂3d过渡态金属如Ni，Co，Cu，Fe等，制备碳载双金属催化剂。这些方法不但能有效地降低催化剂成本，而且具有更好的催化性能。但上述高分散、粒径小的催化剂容易团聚，稳定性不好，且成本依然较高，不能满足DHFC商业化的需要。因此，开发新型高效稳定的催化剂，进一步降低催化剂的成本，对硼氢化钠燃料电池的实际应用具有重要的价值与意义。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种Cu₂O@PtCu催化剂的制备方法及其用于硼氢化钠电氧化的应用，已解决现有技术中，Pt基催化剂稳定性不强的技术问题。

本发明要解决的另外的技术问题是，常规Pt基催化剂价格昂贵，催化活性有待提高。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种Cu₂O@PtCu催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)称取40mg Cu₂O八面体粉末溶于40mL水中，加入270mg聚乙烯吡咯烷酮，将所得混合物超声处理10min，搅拌5min；

2)在搅拌条件下，向步骤1)所得产物中加入20mM的H₂PtCl₆水溶液，反应30min，然后加入60μL 36％的醋酸，搅拌条件下继续反应60min，而后固液分离取固相，分别用蒸馏水和无水乙醇清洗，干燥，即得到所述Cu₂O@PtCu催化剂。

作为优选，步骤2)中，H₂PtCl₆水溶液的加入量为1.54～13.88mL。

作为优选，步骤2)中，H₂PtCl₆水溶液的加入量为1.54mL、1.98mL、4.63mL或13.88mL。

作为优选，步骤2)中，H₂PtCl₆水溶液的加入量为2.78mL。