[发明专利]核/壳结构气体多孔电极催化剂的制备方法

摘要

本发明提供了一种核/壳结构气体多孔电极催化剂的制备方法，属于燃料电池领域。本发明首先在全氟磺酸树脂粘接的气体多孔电极上选择性沉积均匀分散的非铂族过渡金属M“核”，然后通过所沉积的非铂族过渡金属M“核”与铂盐溶液之间的化学置换反应制得M@Pt“核/壳”型催化剂。本发明具有工艺简单，成本低廉的优点。采用本发明制备的M@Pt“核/壳”型催化剂能够有效的降低贵金属铂的用量、提高催化剂的利用率，可以替代现有的商业用铂碳(Pt/C)催化剂。

主权项

1.一种核/壳结构气体多孔电极催化剂的制备方法，具体的方法步骤包括(1)、制备微孔层首先，将碳纸浸泡在乙醇水溶液中，超声波条件下振荡30min，再将其在30％的聚四氟乙烯乳液中浸泡30min后置于温度为340℃的马弗炉内焙烧40min得到憎水的扩散层；按聚四氟乙烯∶Vulcan XC-72碳粉的质量比为1∶1称取聚四氟乙烯和Vulcan XC-72碳粉，然后以乙醇为溶剂在超声波条件下振荡均匀，分多次涂布在憎水的扩散层上，最后在340℃条件下焙烧45min得到微孔层；(2)、制备全氟磺酸树脂粘接的气体多孔电极按全氟磺酸树脂∶Vulcan XC-72碳粉的质量比为1∶30称取全氟磺酸树脂和VulcanXC-72碳粉，然后以乙醇为溶剂在超声波条件下振荡均匀，分多次涂布在步骤(1)制备的微孔层上，在140℃条件下烘干制得全氟磺酸树脂粘接的气体多孔电极；其特征在于：(3)、脉冲电沉积法制备非铂族过渡金属M“核”采用两电极体系，以第(2)步制备的全氟磺酸树脂粘接的气体多孔电极为阴极，金属M为阳极；电解质为含有0.25～250g/L的金属M水溶性盐的酸性水溶液，电沉积温度为10～50℃；脉冲峰值电流密度为1～30A/dm2，脉冲导通时间为0.1～10ms，脉冲关断时间为0.1～50ms，电沉积时间为5～300s条件下电沉积制备M“核”；(4)、制备M@Pt“核/壳”型催化剂将第(3)步制得的M“核”用超纯水清洗干净后，浸入氮气保护的铂盐水溶液中进行置换，控制铂盐水溶液的PH值为0～8，浓度为0.1～30g/L，并在铂盐水溶液中加入0～50mg/L的缓蚀剂来阻止M“核”的自溶解，置换0.5～2小时后得到M@Pt“核/壳”型催化剂。