[发明专利]一种高利用率燃料电池催化剂的制备方法

摘要

本发明的目的是针对现有质子交换膜燃料电池存在的催化剂中利用率较差的缺点，提供一种高利用率燃料电池催化剂的制备方法。本发明首先通过溴基化和磺酸基化将具有质子传导能力的磺酸基团引入到碳纳米管上，使碳纳米管同时具有质子和电子传导能力；然后通过化学还原的方法将铂纳米粒子沉积在碳纳米管上，使每一个铂粒子都处于燃料电池反应的三相界面上，从而达到提高燃料电池催化剂利用率、降低铂载量的目的。采用本发明制备的催化剂可应用于以质子交换膜为电解质的燃料电池，如氢氧质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池的催化剂。用本发明制造的燃料电池，广泛应用于电动汽车，各种航天器，便携式电子设备，如摄像机，笔记本电脑，电动玩具等。

主权项

一种高利用率燃料电池催化剂的制备方法，其具体方法步骤包括(1)碳纳米管的溴基化分别向250ml圆底烧瓶中加入0.1克市售羟基化碳纳米管、1.2克三溴化磷和180毫升丙酮，超声波振荡20分钟后，于室温下搅拌反应1.5小时；然后将反应所得混合物静置30分钟，将上层液体倾倒，再用丙酮洗涤数遍至不含三溴化磷为止，室温下晾干后得到溴基化的碳纳米管；其特征在于：(2)碳纳米管的磺酸基化按步骤(1)所得的溴基化碳纳米管∶含硫化合物的质量比为1∶0.5～1.2称取溴基化碳纳米管与含硫化合物，以去离子水为溶剂超声条件下振荡均匀后，在18～60℃条件下搅拌反应0.5～5小时，然后将产物用去离子水离心分离、洗涤，最后在真空条件下50～100℃处理5～24小时，得到磺酸基化碳纳米管；(3)磺酸基化碳纳米管载铂催化剂的制备按步骤(1)所得磺酸基化碳纳米管∶铂盐∶柠檬酸钠的质量比为1∶0.28～1.67∶0.33～2称取磺酸基化碳纳米管、铂盐和柠檬酸钠；以多元醇为溶剂在超声波条件下振荡均匀并机械搅拌10～24小时，调节pH值到9～12，于120～180℃条件下在高压反应釜中反应5～8小时，将产物离心分离、洗涤，最后在真空条件下50～100℃处理5～24小时，得到磺酸基化碳纳米管载铂催化剂。