[发明专利]一种高效稳定的燃料电池催化剂制备方法

摘要

本发明的目的是针对现有燃料电池催化剂性能较低和稳定性较差的缺点，提供一种高效稳定的燃料电池催化剂制备方法。本发明通过原位化学氧化聚合方法将聚苯胺包覆在Pt/C催化剂表面，进一步在过渡金属盐催化下高温热解形成氮掺杂碳层。形成的氮掺杂碳层一方面可以作为第二活性中心与Pt协同增强催化活性；另一方面可以有效的阻止Pt纳米粒子在碳载体表面的迁移、团聚长大，提高催化剂的稳定性。此外，在高温处理的过程中，聚苯胺的纳米限域作用有效的抑制了Pt纳米催化剂粒子在载体表面的烧结长大，保证了最终催化剂的高活性比表面积。本发明制所制备的氮掺杂碳层修饰的Pt/C催化剂，其氧还原活性与稳定性显著优于商业化的Pt/C催化剂。

主权项

一种高效稳定的燃料电池催化剂制备方法，其具体方法步骤包括其特征在于：（1）、聚苯胺修饰Pt/C催化剂的原位合成按Pt/C催化剂︰苯胺的质量比为1︰0.7～1.5称取Pt/C催化剂和苯胺，按苯胺︰铁前驱体︰钴前驱体︰过硫酸铵的质量比为1︰2～6︰0.5～1︰1～4称取铁前驱体、钴前驱体和过硫酸铵；先向0.01～2mol/L的硫酸水溶液中加入苯胺单体，超声搅拌10～30分钟后，加入Pt/C催化剂，继续超声搅拌5～28小时，待Pt/C催化剂分散均匀后，在0～15℃搅拌条件下，将溶解于0.01～2 mol/L硫酸水溶液的过硫酸铵、铁前驱体和钴前驱体缓慢滴加到Pt/C催化剂与苯胺的混合溶液中，滴加时间控制在5～60分钟，滴加完毕后，在0～15℃搅拌条件下，继续反应10～48小时；将产物烘干、研磨后得到聚苯胺修饰Pt/C催化剂;（2）、氮掺杂碳层修饰Pt/C催化剂的制备将步骤（2）制备的聚苯胺修饰Pt/C催化剂置于管式炉，在惰性气体保护下将管式炉升温至600～1000℃，控制惰性气体的流速为50～500毫升/分钟，并在600～1000℃下保持0.5～2小时，待产物冷却后，将产物在0.01～2mol/L的硫酸水溶液中60℃～90℃条件下搅拌2～8小时，将产物离心洗涤、烘干、研磨后得到氮掺杂碳层修饰的Pt/C催化剂。