[发明专利]一种聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，属于燃料电池催化剂技术领域，包括载体和活性组分，载体由聚苯胺包覆炭黑，活性组分为具有核壳型结构的铂钴金属，其中铂钴合金为核，铂为壳；聚苯胺包覆炭黑的载体60重量％～80重量％；具有核壳型结构的铂钴金属20重量％～40重量％；铂钴合金的核中，铂和钴的原子比为1:0.5～1:3。本发明聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，在载体上包覆聚苯胺，有效降低脱合金过程中酸对碳载体的损伤，在后续催化剂使用的过程中，聚苯胺比碳载体优先氧化，能够延长脱合金催化剂的使用寿命；可以大大提高催化剂的催化效率和贵金属的利用率，将促进燃料电池的发展。

主权项

1.一种聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂，包括载体和活性组分，其特征在于：所述载体由聚苯胺包覆碳黑，所述活性组分为具有核壳型结构的铂钴金属，其中铂钴合金为核，铂为壳；聚苯胺包覆碳黑的载体60重量％～80重量％；具有核壳型结构的铂钴金属20重量％～40重量％；所述铂钴合金的核中，铂和钴的原子比为1:0.5～1:3；/n其制备步骤如下：/n(1)碳载体前处理：称取适量碳载体，分散于浓酸中处理，然后用去离子水洗涤至中性，抽滤，烘干，研磨成粉末备用；/n(2)碳-聚苯胺的制备：称取步骤(1)处理后的碳粉，均匀分散于HClO₄溶液中，冰浴条件下，加入苯胺的水溶液，磁力搅拌，将过硫酸铵溶于HClO₄溶液中，缓慢滴加进反应体系，0℃下反应一段时间，反应结束后，洗涤抽滤，烘干，研磨成粉末后，80℃下烘干，按上述步骤合成碳：聚苯胺质量比为1:0.5～1:2的碳-聚苯胺复合载体；/n(3)采用微波加热辅助乙二醇-NaBH₄还原的方法制备催化剂：将步骤(2)中得到的碳-聚苯胺复合载体分散至乙二醇中，乙二醇除作为还原剂还能够抑制催化剂粒径的生长，超声使其混合均匀，在分散有碳-聚苯胺复合载体的乙二醇溶液中，按Pt:Co原子比为1:0.5～1:3分别加入H₂PtCl₆·6H₂O/EG溶液和CoCl₂/EG溶液，得到混合溶液，磁力搅拌下，用KOH/EG将上述混合溶液pH值调节为9～11，称取过量NaBH₄溶于乙二醇中，缓慢滴加至反应体系，待反应至无气泡产生后，在130℃～180℃微波加热还原，反应0.5～2h，反应结束后，离心，洗涤，抽滤，烘干，得到固体的聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂，研磨成粉末；/n(4)将步骤(3)得到的固体的聚苯胺包覆碳载体的铂钴合金催化剂通过酸蒸汽或酸溶液进行脱合金处理，然后离心洗涤至溶液呈中性，经干燥后得到目标催化剂，即聚苯胺包覆碳载体的铂基脱合金燃料电池催化剂。/n