[发明专利]一种高金属含量的Pt/C及PtM/C催化剂制备方法

说明书

本发明公开了一种高金属含量的Pt/C及PtM/C催化剂制备方法，具体包括如下步骤：(1)配制碳载体乙二醇溶液；(2)配制氯铂酸乙二醇溶液；(3)配制氢氧化钠乙二醇溶液；(4)将氯铂酸乙二醇溶液或含有过渡金属M前驱体的氯铂酸乙二醇溶液滴加入碳载体乙二醇溶液中，加入氢氧化钠乙二醇溶液，调节pH值至8‑12；(5)向混合溶液中加入还原剂；(6)将上述混合溶液置于油浴锅中在保护气氛中反应，反应结束后经过滤、洗涤、真空干燥；(7)将真空干燥后的粉末研磨后置于管式炉中，在还原气氛中退火。本发明制备的Pt/C或PtM/C催化剂在保持高金属含量的条件下同时可以保持优异的ORR催化活性；本发明提供的制备方法可以解决Pt/C或PtM/C催化剂中Pt或PtM团聚或烧结现象。

技术领域

本发明属于燃料电池催化剂技术领域，具体涉及一种高金属含量的Pt/C及PtM/C催化剂制备方法。

背景技术

燃料电池一般是指将氢或者富氢燃料(如天然气、汽油、甲醇等)的化学能直接以电化学反应方式转换为电能的装置，作为燃料的氢气和作为氧化剂的氧气(或空气中的氧)源源不断输送到燃料电池的两个电极表面，发生电化学反应输出电能。金属燃料电池也称金属空气电池，是用金属燃料代替氢而形成的一种新概念的燃料电池，将锌、铝等金属像燃料氢一样提供到电池中的反应位置，它们与氧一起构成一个连续的电能产生装置,金属燃料电池具有低成本、无毒、无污染、放电电压平稳、高比能量和高比功率等优点，又有丰富的资源，还能再生利用，而且比氢燃料电池结构简单，是很有发展和应用前景的新能源。

催化剂作为燃料电池电堆的核心材料，其综合性能直接关系到燃料电池技术的核心竞争力及其产业化前景。由于Pt具有良好的分子吸附、离解特性，因此碳负载的Pt及Pt基催化剂被认为是目前燃料电池及金属-空气电池的最佳阴极催化剂。考虑到燃料电池与金属-空气电池中存在的气体、水、电子等的传递现象，燃料电池和金属-空气电池的膜电极都应该是越薄越好，这样更有利于电池性能的提升。但是，随着Pt或者PtM(M＝Co、Ni、Fe、Zn)在负载型催化剂中含量的上升，会导致Pt或者PtM位点的团聚或者烧结，严重的影响催化剂的ORR(氧还原反应)表现，这也阻碍了燃料电池和金属-空气电池技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种高金属含量的Pt/C及PtM/C(M＝Co、Ni、Fe、Zn)催化剂制备方法，解决Pt或者PtM位点的团聚或者烧结，严重影响催化剂的ORR(氧还原反应)表现的问题。

为了实现以上目的，本发明的技术方案之一为：一种高金属含量的Pt/C及PtM/C催化剂制备方法，其中M＝Co、Ni、Fe、Zn具体包括如下步骤：

(1)配制碳载体乙二醇溶液：将碳载体加入到分析纯的乙二醇溶液中，超声分散20-40min；

(2)配制氯铂酸乙二醇溶液：将氯铂酸晶体溶解于分析纯的乙二醇溶液中，超声分散20-40min；

(3)配制氢氧化钠乙二醇溶液：将氢氧化钠加入到分析纯的乙二醇溶液中，超声分散20-40min；

(4)按照体积比为2-5:10将氯铂酸乙二醇溶液或含有过渡金属M前驱体的氯铂酸乙二醇溶液滴加入碳载体乙二醇溶液中，超声分散20-40min；然后缓慢加入氢氧化钠乙二醇溶液，调节溶液pH值至8-12，超声分散40-80min；

(5)向步骤(4)所得混合溶液中加入还原剂，还原剂与碳载体的质量比为1:8-12，还原剂为葡萄糖，超声分散20-40min；

(6)将步骤(5)所得混合溶液置于油浴锅中在保护气氛中反应，反应结束后进行过滤、洗涤、真空干燥；

(7)将步骤(6)真空干燥后的粉末研磨后置于管式炉中，在还原气氛中退火。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中XC-72R的碳载体与乙二醇溶液的配比为100-300mg:100mL。