[发明专利]一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法，属于燃料电池技术领域。所述电池阳极催化剂包括以下步骤制成：步骤A1、多孔微球的制备；步骤A2、将多孔微球浸入接枝石墨烯的悬浮溶液中，超声分散30‑50mi n，然后喷雾干燥，得复合微球；步骤A3、将复合微球浸入含铂的前驱体溶液中，搅拌下，加入还原剂，加热至40‑100℃，并搅拌反应12‑24h，得反应液；将反应液喷雾干燥后，在还原气体氛围下烧结，得一种燃料电池阳极催化剂。该阳极催化剂是一种球形负载型催化剂，载体为多层多孔的球形体(带核的多孔球形炭，以及球形外层包裹的掺杂氮石墨烯层)，负载相为铂，具有抗中毒、高催化活性以及稳定性好的特点。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体地，涉及一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法。

背景技术

燃料电池技术是一种新型绿色能源技术，可以很好地缓解经济发展与能源短缺以及环境污染之间的矛盾。现有广泛应用的阳级催化剂主要为铂基阳极催化剂，由于燃料电池的阳级附近易生成CO等易发生吸附的中毒小分子，吸附在阳极催化剂层上，使得催化剂层中毒，降低燃料电池的发电效率和使用寿命。就燃料电池而言，解决中毒物种CO吸附对贵金属的中毒是提高含碳小分子有机物燃料电池阳极催化氧化活性的关键。大多数方法是通过制备多元金属(钌，锡，铜等)合金或者其它引入金属氧化物(氧化镍，二氧化锰等)，负载于传统的导电炭黑(XC-72)、多壁碳纳米管(MWCNTs)等载体上制备阳极催化剂，从而提高抗中毒能力。如中国专利CN101714637B公开的一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法，该阳极催化剂通过以下步骤制成：以石墨为载体，以乙二醇和超纯水的混合溶液为溶剂，以氯铂酸为前躯体，在超声波作用下进行化学还原后再焙烧制得含铂质量为4-20％的Pt/C催化剂基底；继续以氯铂酸和氯化铑为前驱体，采用强迫沉积法，分别将铂、铑、铂依次沉积在Pt/C基底中的Pt表面上，进行焙烧、还原后，得到PtRh/Pt/C表面合金负载催化剂，可知上述阳极催化剂通过引入Rh，提高阳极催化剂的抗中毒性，同时利用上述Pt/C基底进行负载铂、铑、铂的沉积方式，提高了多相金属催化剂的稳定性。但是，上述专利提供的阳极催化剂属于一种合金型多相催化剂，在其使用的过程中必然存在组分的分离和富集，难以保证催化剂的催化活性的长期有效性。

因此，本发明提供了一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法，以提高阳极催化剂的抗中毒性能，以及延长阳极催化剂的高催化活性的使用时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池阳极催化剂及其制备方法，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种燃料电池阳极催化剂，包括以下步骤制成：

步骤A1、将苯乙烯、4-乙烯基吡啶、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、引发剂、吐温80和十二烷混合，并通氮除氧后，在搅拌下缓慢滴加含有镍离子的水溶液，滴加完全后，继续搅拌20-30min，加热至65-85℃，搅拌反应12-24h，停止搅拌，减压抽滤，水洗，干燥，得多孔微球，其中，含有镍离子的水溶液由六水合硝酸镍和去离子水混合构成，苯乙烯、4-乙烯基吡啶、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、引发剂、吐温80、十二烷、六水合硝酸镍、去离子水的用量比为10-20g:5-9g:0.5-1g:1-2g:0.1-0.3g:1-1.5g:70-80mL:1-2g:100mL；

步骤A2、将多孔微球浸入接枝石墨烯的悬浮溶液中，超声分散30-50min，然后喷雾干燥，得复合微球，其中，接枝石墨烯的悬浮溶液由接枝石墨烯和去离子水超分散组成，多孔微球与氨基化石墨烯的质量比为10-15:1-3；

步骤A3、将复合微球浸入含氯铂酸的前驱体溶液中，搅拌下，加入还原剂，加热至40-100℃，并搅拌反应12-24h，得反应液，其中，含氯铂酸的前驱体溶液由氯铂酸和去离子水混合组成，复合微球、氯铂酸的质量比5-10:0.3-1.5，还原剂的质量浓度为0.5-3.5％；