[发明专利]一种燃料电池用高稳定性，高活性碳载Pt基催化剂的制备方法

摘要

一种燃料电池用高稳定性，高活性碳载Pt基催化剂的制备方法，它涉及电化学领域，尤其是涉及一种燃料电池用高稳定性，高活性碳载Pt基催化剂的制备方法，它为解决现有燃料电池中所用催化剂稳定性不高、催化活性不高、循环稳定性差以及制备过程不易，耗能较大及环境污染的问题，制备方法如下：一、碳载体的前处理；二、碳载体上碳氮杂环结构的引入；三、碳载Pt基催化剂的制备。本发明的催化剂粒径为1～2nm分散性好，活性高且稳定性好，电化学活性面积为88m2/gPt，老化1000圈变化12％，在0.8V(vs.RHE)时氧化还原反应活性ik为356A/gPt，老化1000圈变化4％，循环稳定性高，可应用于电化学领域。

主权项

一种燃料电池用高稳定性，高活性碳载Pt基催化剂的制备方法，其特征在于一种燃料电池用高稳定性，高活性碳载Pt基催化剂的制备方法按以下步骤进行：一、碳载体的前处理：对碳载体表面进行清理除杂或者对碳载体进行氧化处理，得到处理后的碳载体；二、碳载体上碳氮杂环结构的引入：按步骤一的处理后的碳载体和含碳氮杂环结构化合物的质量比为1∶(1～100)，按步骤一的处理后的碳载体的质量与去离子水的体积的比为1g∶(80～100)mL，按有机溶剂与去离子水的体积比为1∶1，先将步骤一的处理后的碳载体和含碳氮杂环结构化合物混合后，然后加入去离子水和有机溶剂，在超声频率为50KHz～60KHz的条件下，处理0.5h～1.5h，再于室温下，以搅拌速度为100r/min～500r/min，搅拌1.5h～2.5h，调节pH值为1～4或者8～12后转移到水热反应釜中，通入惰性气体20min～40min后，于温度为100～200℃的条件下反应1～24h，冷却至室温后进行抽滤，对固体物质用水洗涤4～6次，最后在温度为70～90℃的真空条件下，干燥4～6h，完成碳载体上碳氮杂环结构的引入，得到含碳氮杂环结构的碳载体，其中所述的含碳氮杂环结构化合物为维生素B族化合物；其中所述的洗涤时所用水的电阻率为16MΩ·cm～18.25MΩ·cm；三、碳载Pt基催化剂的制备：按有机溶剂的体积与步骤二得到的含碳氮杂环结构的碳载体的质量的比(60～40)mL∶40mg，将步骤二得到的含碳氮杂环结构的碳载体加入到有机溶剂中，在超声频率为50KHz～60KHz的条件下，处理1.5h～2.5h，再于室温下，以搅拌速度为100r/min～500r/min，搅拌3.5h～4.5h，再按Pt盐溶液的体积与步骤二得到的含碳氮杂环结构的碳载体的质量的比为(1～2)mL∶40mg，将Pt盐溶液加入，继续以搅拌速度为100r/min～500r/min，搅拌11h～13h，调节pH值为9～12，得到混合溶液，然后向该混合溶液中通入惰性气体20min～40min，并置于微波炉中加热，将混合溶液的温度由室温加热至温度为150～170℃，待混合溶液冷却至室温后调节pH值为3～4，抽滤后对固体物质在温度为70～90℃的真空条件下，干燥4～6h，得到碳载Pt基催化剂，其中所述的有机溶剂为乙二醇和异丙醇的混合物，且乙二醇和异丙醇的体积比为(3～5)∶1，所述的Pt盐溶液中Pt的摩尔浓度为35mmol/mL～40mmol/mL。