[发明专利]碳载铂纳米催化剂及其制备方法、催化剂层、质子交换膜燃料电池

权利要求书

1.一种碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳载铂纳米催化剂的制备方法包括以下步骤：

提供强碱、含氯铂源、碳载体、及水，其中，所述强碱和含氯铂源的摩尔比为3～10：1；

混合所述强碱、含氯铂源、碳载体、及水，得到分散液，其中，所述分散液的pH值为11～14；

对所述分散液进行干燥处理，得到碳载铂前驱体粉末；及

将所述碳载铂前驱体粉末置于还原性气体中，进行加热处理，得到碳载铂纳米催化剂，其中，所述碳载铂纳米催化剂包括碳载体、和均匀且分散地锚定于所述碳载体上的铂纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述含氯铂源为氯铂酸、六水合氯铂酸、氯亚铂酸、氯铂酸盐、及氯亚铂酸盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为200～500℃，时间为0.5～4h，升温速率为5～20℃/min；和/或

所述还原性气体为氢气、或氢气与惰性气体的混合气体。

4.根据权利要求1所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、及氢氧化锂中的至少一种；和/或

所述碳载体为碳黑、多孔碳、及碳纳米管中的至少一种；和/或

所述碳载铂前驱体粉末的铂前驱体的分子式为：Q₂Pt(OH)_xCl_(6-x)·xQCl，其中，Q为Na、K、或Li，3≤x≤6。

5.根据权利要求1所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳载体与溶有所述强碱和含氯铂源的水溶液的固液比为30～80g/L；和/或

所述碳载体的比表面积大于200m²/g；和/或

所述铂纳米颗粒的粒径为1～5nm；和/或

所述碳载铂纳米催化剂的铂担载量为20～60wt.％。

6.根据权利要求1所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥处理为加热干燥、真空干燥、和冷冻干燥中的至少一种。

7.一种由权利要求1-6任一项所述的碳载铂纳米催化剂的制备方法所制得的碳载铂纳米催化剂。

8.一种催化剂层，其特征在于，所述催化剂层含有如权利要求7所述的碳载铂纳米催化剂和质子导体。

9.根据权利要求8所述的催化剂层，其特征在于，所述催化剂层中，所述碳载铂纳米催化剂的质量百分比范围为50～70％，所述质子导体的质量百分比范围为30～50％；和/或

所述质子导体为全氟磺酸树脂、聚苯甲醛磺酸、及聚苯并咪唑中的至少一种。

10.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池包括如权利要求8或9所述的催化剂层。