[发明专利]一种用作氢燃料电池阴极的铂锰合金催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种用作氢燃料电池阴极的铂锰合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将铂盐加入到苯胺中，超声混合，然后在常温条件下磁力搅拌，随后加入稀盐酸，搅拌，最后过滤、洗涤，干燥，得到铂与苯胺的配合物；(2)将铂与苯胺的配合物、锰盐以及碳载体，加入异丙醇中，超声分散，得到悬浮液；再旋蒸蒸干，得到粗产物；(3)将粗产物进行高温热处理，得到铂锰合金催化剂。本发明制得的铂锰合金催化剂，其中的锰可以有效提高ORR过程的四电子反应，减少过氧化氢生成并抑制芬顿反应的发生，且高温下进行的热解反应会产生一层薄碳层，大幅减少铂颗粒的迁移，提高稳定性。同时，本发明还用碳作为还原剂，可调控铂、锰元素比例，提高催化活性。

技术领域

本发明属于氢燃料电池催化剂制备技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池阴极用的铂锰合金催化剂的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的不断消耗以及人们对二氧化碳排放愈加重视。新能源已经开始在能源领域拥有越来越重要的位置。而新能源中的氢燃料电池因其产物只有水，没有二氧化碳排放，运行噪音小，操作条件温和等优点受到人们广泛关注。

目前氢燃料电池用的催化剂有铂碳催化剂、铂钴合金催化剂、铂铁催化剂、铂钌催化剂等，其中铂碳催化剂应用最为广泛，但铂碳催化剂的性能不高，只能通过增大铂载量来提高电池放电功率，且铂为贵金属，生产使用成本较高，严重制约了氢燃料电池的广泛应用。

而当前的铂基合金催化剂已经被证明具有比铂碳催化剂更高的催化活性。现在铂基合金催化剂常用的是高性能的铂钴合金催化剂、铂镍催化剂，抗反极用的铂铱催化剂，抗中毒用的铂钌催化剂等。铂钴、铂镍等高性能催化剂在使用过程中会产生过氧化氢，过氧化氢会与钴、镍等金属发生芬顿反应，产生大量氧自由基破坏质子交换膜，降低燃料电池的使用寿命。因此开发新型铂基合金催化剂势在必行。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种用作氢燃料电池阴极的铂锰合金催化剂的制备方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种用作氢燃料电池阴极的铂锰合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铂盐加入到苯胺中，超声混合，然后在常温条件下磁力搅拌，随后加入稀盐酸，搅拌，最后过滤、洗涤，干燥，得到铂与苯胺的配合物；

(2)将铂与苯胺的配合物、锰盐以及碳载体，加入异丙醇中，超声分散均匀，得到悬浮液；再将悬浮液旋蒸蒸干，得到粗产物；

(3)将粗产物进行高温热处理，得到铂锰合金催化剂。

优选的，步骤(1)中：所述铂盐选自H₂PtCl₆、K₂PtCl₆、PtCl₄、四氨合铂、二硝基二氨合铂中的一种或多种组合。

优选的，步骤(1)中：所述苯胺采用苯胺与溶剂混合稀释所形成的苯胺溶液，苯胺溶液的质量百分比浓度为50％～90％。

优选的，步骤(1)中：超声混合时间为30～60min；磁力搅拌时间为10～15h；加入稀盐酸后搅拌时间为10～18h；所述干燥过程在真空干燥箱中进行，干燥温度为100～120℃。

优选的，步骤(2)中：所述锰盐选自MnCl₂、Mn(NO₃)₂、乙酰丙酮锰、高锰酸钾中的一种或多种。

优选的，步骤(2)中：所述碳载体选自EC600、EC300、BP2000、VXC72中的一种。

优选的，步骤(2)中：铂与苯胺的配合物、锰盐以及碳载体依次加入异丙醇中，总的超声分散时间为5～8h。

优选的，步骤(2)中：旋蒸温度为40～50℃。