[发明专利]一种NC-Pt/CB4

说明书

本发明提供一种NC‑Pt/CB₄复合催化剂及其制备方法，包括如下步骤：1)将纳米CB₄载体均匀分散于醇水溶液中，得到CB₄载体悬浮液；将可溶性淀粉溶于热水中，得到淀粉水溶液；2)将所述CB₄载体悬浮液和Pt纳米颗粒混合，加热回流1～4小时得到Pt/CB₄悬浮液，所述加热的温度为90～150℃，此时Pt纳米颗粒负载于CB₄表面；再加入所述淀粉水溶液，持续加热搅拌0.2～1小时，之后在搅拌状态下将反应体系冷却至室温，得到SS‑Pt/CB₄固体物；3)在惰性气体保护下，将所述SS‑Pt/CB₄固体物置于300‑550℃下煅烧，得到纳米碳修饰的CB₄负载Pt催化剂NC‑Pt/CB₄。本发明NC‑Pt/CB₄复合催化剂中，纳米碳不但可以将Pt纳米颗粒锚定在载体表面从而提高Pt的稳定性，同时还能起到弥补CB₄载体导电性不足的作用。

技术领域

本发明涉及电催化领域，特别涉及一种NC-Pt/CB₄复合催化剂及其制备方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)的能量转换效率高、环境污染小，特别适用于手机、便携式摄像机和笔记本电脑等小型电子设备。DMFC具有很高的功率密度和良好的应用前景，但目前其商用阳极Pt/C催化剂，存在稳定性不足、催化剂用量较高、抗中毒能力弱等问题，阻碍了DMFC的大规模商业化应用。而催化剂由于稳定性不足在制备燃料电池电堆时，就需要提高其用量系数，从而显著增加了成本。因此，提高Pt纳米粒子的稳定性及抗中间产物中毒的能力是当前研究的热点。有研究通过纳米陶瓷修饰Pt纳米粒子的方法以提高催化剂稳定性，效果显著。然而控制合成纳米陶瓷的设备成本高昂，且纳米陶瓷修饰的均一性较差。另一方面，已有研究显示，纳米陶瓷用作Pt纳米颗粒载体时，能够显著提高负载催化剂的稳定性。不过其也存在导电性明显低于纳米碳材料的缺点。因此，需要提供另外一种修饰Pt纳米粒子的方法，考虑能够同时兼顾稳定性提高和弥补陶瓷载体导电性不足等缺点。

发明内容

本发明为弥补现有技术中存在的不足，提供一种NC-Pt/CB₄复合催化剂及其制备方法，其是采用纳米碳修饰的Pt催化剂，纳米碳不但可以将Pt纳米颗粒锚定在载体表面从而提高Pt的稳定性，同时还能起到弥补CB₄载体导电性不足的作用。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明提供一种NC-Pt/CB₄复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将纳米CB₄载体均匀分散于醇水溶液中，得到CB₄载体悬浮液；将可溶性淀粉(简称SS)溶于热水中，得到淀粉水溶液；

2)将所述CB₄载体悬浮液和Pt纳米颗粒混合，加热回流1～4小时得到 Pt/CB₄悬浮液，所述加热的温度为90～150℃，此时Pt纳米颗粒负载于CB₄表面；再加入所述淀粉水溶液，持续加热搅拌0.2～1小时，之后在搅拌状态下将反应体系冷却至室温，此时SS分子沉积在Pt纳米颗粒外围，得到SS-Pt/CB₄固体物；

3)在惰性气体保护下，将所述SS-Pt/CB₄固体物置于300-550℃下煅烧，此时淀粉分子碳化，得到纳米碳修饰的CB₄负载Pt催化剂NC-Pt/CB₄。

在一些优选的实施方案中，步骤1)中，所述纳米CB₄载体的粒径优选30～ 80nm；所述醇水溶液采用分子量较小的醇类，优选乙醇、甲醇、乙二醇，进一步地，醇与水的体积比为(10～0.05)：1；纳米CB₄载体与醇水溶液的质量 /体积比优选为1mg：(0.2～0.5)mL。