[发明专利]复合氧化物碳载体担载纳米Pt催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种过渡金属元素掺杂TiO₂与高比表面碳复合物为载体的Pt基燃料电池阴极催化剂及其制备方法。将Ti化合物和过渡金属M前驱体加入水中，并加入高比表面碳，超声混合均匀后用水热的方法，得到复合氧化物碳载体C‑Ti_xM_1‑xO₂；将铂化合物水溶液与C‑Ti_xM_1‑xO₂混合，用浸渍法得到复合氧化物碳载体担载纳米Pt催化剂，即Pt/C‑Ti_xM_1‑xO₂催化剂。本发明制备的Pt/C‑Ti_xM_1‑xO₂催化剂相对于商业Pt/C而言，由于金属‑载体之间的相互作用具有较高的催化活性和稳定性，其制备方法简便、条件温和、易于操作，解决了常规浸渍法制备催化剂表面Pt团聚程度高和稳定性差的问题，是适合于质子交换膜燃料电池的粉末催化剂。

主权项

1.一种复合氧化物碳载体担载纳米Pt催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛前驱体和过渡金属M前驱体溶于水中，并加入高比表面碳载体，超声混合均匀；然后将混合液置于170℃‑300℃反应2‑6h，反应后冷却至室温，然后进行多次离心、超纯水洗涤，将所得固体干燥后在Ar中高温煅烧，得到复合氧化物碳载体C‑Ti_xM_1‑xO₂，其中0＜x＜1；(2)将步骤(1)制得的C‑Ti_xM_1‑xO₂超声分散在铂前驱体水溶液中，浸渍，取出固体，冻干，在120℃‑300℃下管式炉中通入H₂还原，接着在H₂/Ar混合气体中300℃‑700℃恒温煅烧1h以上，得到复合氧化物碳载体担载纳米Pt催化剂，即Pt/C‑Ti_xM_1‑xO₂，所述复合氧化物碳载体担载纳米Pt催化剂中Pt的含量为20wt％‑60wt％；所述的钛前驱体为四氯化钛、钛酸四乙酯中的一种或几种；所述的过渡金属M前驱体为氯化钼、氯化钽、氯化铌中的一种或几种；所述的高比表面碳载体为导电炭黑、活性碳、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种；所述的铂前驱体为氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯亚铂酸钾、氯亚铂酸钠中的一种或两种；所述的H₂/Ar混合气体中，H₂的体积分数为0‑5％。