[发明专利]一种铂碳催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种铂碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，配制混合液：在水中加入六水合氯铂酸、碳材料、多元醇及保护剂，搅拌均匀，再加入碱调节pH值，得到pH值为6～12的混合液；按重量份数计，所述混合液部分组分如下：水100份、保护剂10～55份、六水合氯铂酸4～6份、碳材料1.1～1.4份；步骤2，通过泵将混合液打入微通道反应器中进行反应，获得反应产物；步骤3，反应产物经超纯水洗涤、压滤，滤渣经烘箱干燥，获得铂碳催化剂。本发明主要以水为溶剂，避免因使用大量醇类溶剂而产生的安全、环保等问题，且降低了成本；本发明在微通道反应器中进行固—液相的反应，极大提高传质传热的效率，提高了反应效率。

技术领域

本发明属于新能源材料与应用领域，尤其涉及一种铂碳催化剂及其制备方法。

背景技术

现阶段，质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种新能源技术，因其具有能量转化效率高、无污染、工作噪音小等优点，已被广泛应用于汽车领域。其中，PEMFC中的核心材料铂碳催化剂作为最有效的析氢催化剂之一，是目前的重点研究方向。然而国内铂碳催化剂的研究仍处于试验阶段，催化剂主要依赖国外进口，这严重制约了国内燃料电池的自主发展。因此，生产出一种高速高效、成本低廉的铂碳催化剂迫在眉睫。

传统的铂碳催化剂的制备工艺中主要以乙二醇为溶剂，并通过乙二醇将铂进行还原，但过多的乙二醇的加入也给体系带来了一定的安全隐患。此外，现阶段的铂碳催化剂主要通过微波还原法进行制备，因此，反应过程中也存在着传热不均等问题。

微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的化学反应系统，融合了材料技术、微细加工技术、传感器技术和控制技术等各种要素技术的新的综合系统，其以反应为主要目的，以一个或多个微反应器为主，同时还可能包括有微换热、微分离、微萃取等辅助装置以及微传感器和微执行器等关键组件的一个微反应系统。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种高速高效、成本低廉、工艺环保的铂碳催化剂的合成方法，且该方法制备的铂碳催化剂具有较大的电化学活性面积及较高的稳定性。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种铂碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，配制混合液：在水中加入六水合氯铂酸、碳材料、多元醇及保护剂，搅拌均匀，再加入碱调节pH值，得到pH值为6～12的混合液；

按重量份数计，所述混合液部分组分如下：水100份、保护剂10～55份、六水合氯铂酸4～6份、碳材料1.1～1.4份；

步骤2，通过泵将所述混合液打入微通道反应器中进行反应，获得反应产物；

步骤3，所述反应产物经超纯水洗涤、压滤，得到滤渣和滤液；所述滤渣经烘箱干燥，获得铂碳催化剂。

优选地，步骤1中，所述碳材料选自科琴黑、Vulcan XC-72、石墨烯、碳纳米管、碳纤维中的一种或几种；

优选地，步骤1中，所述多元醇选自正丙醇、异丙醇、乙二醇中的一种或几种；

按体积份数计，水与多元醇的比值为3～15；

优选地，步骤1中，所述保护剂选自乙二胺四乙酸、酒石酸钾钠、双硫腙、柠檬酸铵、8-羟基喹啉中的一种或几种；

所述保护剂与六水合氯铂酸的摩尔比为5～15；

优选地，步骤1中，所述碱选自无机类碱中一种或几种；

所述无机类碱选自氨水、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或几种；

优选地，步骤2中，所述微通道反应器的反应温度为120～180℃，反应时间为1～8h。

优选地，步骤3中，所述烘箱干燥温度为60～80℃。

具体地，步骤1中，按重量份数计，所述混合液部分组分如下：

水100份、保护剂12.5～20份、六水合氯铂酸4.5～5.5份、碳材料1.2～1.3份；