[發明專利]一類燃料電池用納米鈀或鈀鉑合金電催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 200710043391.5
• 申請日: 2007-07-03
• 公開（公告）號: CN101083325A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 楊輝;朱昱;李曉偉;周群;黃慶紅;鄒志青
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;蘇州大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B01J23/44;B01J23/42;B01J37/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1、一類燃料電池用納米鈀電催化劑的制備方法，其特征在于通過水相溶合還原和熱處理方法制備納米鈀電催化劑，包括前驅體鈀與絡合劑形成絡合物、絡合物還原、洗滌、干燥以及熱處理，具體工藝步驟是：

(a)鈀金屬絡合物的形成：稱取鈀鹽，先溶于水再超聲溶解使金屬鈀鹽和濃度為0.01～1.0mol/L的絡合劑完全溶解，然后加熱至0～80℃恒溫攪拌，最后將溶液冷卻至室溫，得到組分A；所用的金屬鹽為氯化物或硝酸鹽，所用的絡合劑為乙二胺四乙酸鈉、二亞乙基三胺五乙酸或三亞乙基四胺六酸；

(b)溶液pH值的調節和碳載體的注入：向組分A中滴加濃度為0.05～4.0mol/L的NaOH溶液，調控溶液的pH＝7～12；然后再加入碳載體后，超聲，使溶液分散均勻，得到組分B；其中碳載體在最終Pd/C催化劑中的質量百分數為20％～80％，所述的碳載體材料為活性碳、單壁碳納米管、多壁碳納米管、介孔碳、碳纖維或它們之間的混合物；

(c)金屬絡合物的還原：向組分B中在0～80℃下滴加還原劑溶液，并繼續攪拌使其充分反應；所述的還原劑為硼氫化鈉、肼或甲酸溶液；然后抽濾，反復水洗多次，直至洗后的溶液中無氯離子，將催化劑置于70℃的真空干燥箱中干燥3h，得到組分C；

(d)催化劑的熱處理：先在室溫下通氮氣、氬氣、氫氣或它們的混合氣體以除去爐管中的空氣，然后在所述的氣氛中在100～300℃條件下恒溫0.5～8h熱處理，再在氮氣或氬氣保護下自然冷卻至室溫，即獲得最終得Pd/C催化劑。

2、按權利要求1所述的一類燃料電池用納米鈀電催化劑的制備方法，其特征在于：

①步驟(a)中恒溫攪拌時間為5分鐘—8小時；

②步驟(b)中碳載體加入后，超聲的時間為0.5—4h；

③步驟(c)中加入還原劑后溶液攪拌時間為10分鐘—10小時。

3、按權利要求1所述的一類燃料電池用納米鈀電催化劑的制備方法，其特征在于步驟(c)的金屬絡合物的還原步驟中經抽濾、水洗后用硝酸銀檢測氯離子。

4、按權利要求1所述的一類燃料電池用納米鈀電催化劑的制備方法，其特征在于所制備的Pd/C電催化劑的粒徑為1.8nm—20nm，且粒徑分布窄，所述的Pd/C電催化劑的粒徑，通過熱處理溫度的控制進行調控。

5、按權利要求1所述的一類燃料電池用納米鈀電催化劑的制備方法制備的鈀電催化劑，應用于直接甲酸燃料電池的陽極催化劑。

6、一類燃料電池用納米鈀鉑合金電催化劑的制備方法，其特征在于通過水相溶合還原和熱處理方法制備納米鈀電催化劑，包括前驅體鈀鉑與絡合劑形成絡合物、絡合物還原、洗滌、干燥以及熱處理，具體工藝步驟是：

(a)鉑鈀金屬絡合物的形成：稱取鈀鹽和鉑鹽，先溶于水再超聲溶解使金屬鈀鹽和鉑鹽與濃度為0.01～1.0mol/L的絡合劑完全溶解，然后加熱至0～80℃恒溫攪拌，最后將溶液冷卻至室溫，得到組分A；所用的金屬鉑鹽或鈀鹽為鉑和鈀的氯化物或硝酸鹽，所用的絡合劑為乙二胺四乙酸鈉、二亞乙基三胺五乙酸或三亞乙基四胺六酸；所述PdPt混合物中Pd原子比占PdPt總量10—100％；

(b)溶液pH值的調節和碳載體的注入：向組分A中滴加濃度為0.05～4.0mol/L的NaOH溶液，調控溶液的pH＝7～12；然后再加入碳載體后，超聲，使溶液分散均勻，得到組分B；其中碳載體在最終PdPt/C催化劑中的質量百分數為20％～80％，所述的碳載體材料為活性碳、單壁碳納米管、多壁碳納米管、介孔碳、碳纖維或它們之間的混合物；

(c)金屬絡合物的還原：向組分B中在0～80℃下滴加還原劑溶液，并繼續攪拌使其充分反應；所述的還原劑為硼氫化鈉、肼或甲酸溶液；然后抽濾，反復水洗多次，直至洗后的溶液中無氯離子，將催化劑置于70℃的真空干燥箱中干燥3h，得到組分C；

(d)催化劑的熱處理：先在室溫下通氮氣、氬氣、氫氣或它們的混合氣體以除去爐管中的空氣，然后在所述的氣氛中在100～300℃條件下恒溫0.5～8h熱處理，再在氮氣或氬氣保護下自然冷卻至室溫，即獲得最終PdPt/C催化劑。