[发明专利]一种氧还原催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供的氧还原催化剂，该催化剂表示为：Ag@Pt/MWCNTs-CeO₂，是以碳纳米管(MWCNTs)为载体，CeO₂掺杂的核壳型Ag@Pt为活性组分的催化剂，该催化剂是CeO₂均匀掺杂在Ag@Pt/MWCNTs中；将该催化剂用作质子交换膜燃料电池阴极催化剂，其催化活性比Ag@Pt/MWCNTs的催化活性提高50-70％，其电化学活性面积达到67.1-100.0m²g^-1,催化氧还原的电流密度可以达到4.5-7.0mA·cm^-2。本发明所采用的制备方法简便易行，易于工业应用。所制备的Ag@Pt/MWCNTs-CeO₂复合催化剂降低了铂的负载量，使催化剂成本大幅度降低。

主权项

一种氧还原催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：A将硝酸银、柠檬酸钠和多壁碳纳米管分散在去离子水中配制悬浊液A，使其中硝酸银的摩尔浓度为1‑6mmol/L，柠檬酸钠的摩尔浓度为20‑50mmol/L，多壁碳纳米管的质量浓度是1‑3g/L，再向其中滴加与悬浊液A体积比为1:30‑60的硼氢化钠/乙醇溶液，过滤，干燥，得到Ag/MWCNTs；硼氢化钠/乙醇溶液中硼氢化钠的含量为100‑300mmol/L；将制得的Ag/MWCNTs按1‑3g/L分散在乙二醇溶液中配制悬浊液B，超声分散1‑4h，加入占悬浊液B体积份数0.5‑1％的氯铂酸溶液，再用2‑10％的KOH/乙二醇溶液调节pH＝5‑10，升温至60‑120℃反应3‑6h，过滤，干燥，得到Ag@Pt/MWCNTs；B.将浓度为0.1‑1.0mmol/L的硝酸铈溶液用0.1mol L^‑1氨水或0.1mol L^‑1氢氧化钠溶液调节pH＝7‑11，加入高温高压反应釜中，先在60‑90℃，反应2‑6h，再在110‑160℃反应3‑6h，经过滤、洗涤，干燥得到CeO₂；C.将步骤A制得的Ag@Pt/MWCNTs与步骤B得到的CeO₂以4‑8:1的质量比加入到乙醇溶液中，超声分散1‑4h，过滤，在50‑80℃的真空干燥箱中干燥5‑15h，得到Ag@Pt/MWCNTs‑CeO₂复合催化剂。