[發明專利]一步法微波合成Pt－CeO2/C電催化劑的方法

無效

• 申請號: 200710070057.9
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101108346A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 趙杰;陳衛祥;肖玉風;李輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J21/18;C25B3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及Pt-CeO₂/C電催化劑的制備方法，屬于催化劑制備技術領域和電化學能源技術領域。

背景技術

碳負載的鉑金屬納米粒子的鉑/碳材料以其優異的催化性能，作為化學化工中的催化劑，尤其是作為燃料電池中的電催化劑得到了廣泛的應用。但是單純的Pt/C催化劑在對甲醇的電催化氧化過程中容易吸附甲醇氧化的中間產物(如CO等)，使其催化劑性能被毒化。因此，合成催化活性高并具有抗CO中毒性能的燃料電池催化劑具有重要意義和實際應用價值。合成這種具有抗CO中毒的催化劑主要有兩類方法：其一是將Pt與其他金屬形成合金催化劑，如PtRu/C、PtSn/C和PtNi/C等；其二是在貴金屬Pt/C催化劑中添加一些過渡金屬氧化物，如RuO₂，SnO₂和WO₃等。這些措施對于改善鉑基催化劑的抗CO中毒性能具有良好作用。最近有關文獻研究報道表明CeO₂可以顯著增強Pt/C催化劑的電催化性能和抗CO中毒的性能。Yu等合成了CeO₂摻雜的商用Pt/C(E-TEK)催化劑(YuH-B，Kim?J-H，Lee?H-I，Scibioh?M-A，Lee?J-Y，Han?J-H，Yoon?S-P，Ha?H-Y.Development?of?Nanophase?CeO₂-Pt/C?Cathode?Catalyst?for?Direct?Methanol?FuelCell，Journal?of?Power?Sources，2005，140(1)：59-65)，其方法是在Ce(NO₃)₃溶液中浸漬商用Pt/C(E-TEK)催化劑，然后在300℃下燒結而成，然后將制得的CeO₂摻雜的Pt/C復合催化劑作為陰極催化劑進行氧電還原性能測試，結果表明摻雜了CeO₂催化劑在甲醇氧還原性能上要優于未摻雜的Pt/C催化劑。Xu等通過兩步反應法合成了Pt-CeO₂/C催化劑(Xu?CW?Shen?P?K.Electrochemical?Oxidationof?Ethanol?on?Pt-CeO₂/C?Catalysts，Journal?of?Power?Sources，2005，142(1-2)27-29.；Xu?C?W，Shen?P?K.Novel?Pt-CeO₂/C?catalysts?for?electrooxidation?of?alcohols?inalkaline?Media.Chem.Commun.，2004，(20)：223?8-2239)，其方法主要是先使用微波固相法合成了載體CeO₂/C復合物，然后再將Pt負載到載體上，然后將催化劑進行了堿性溶液中乙醇的電催化氧化性能測試，其結果表明CeO₂的顯著提高了Pt對乙醇的電催化性能。現有這些合成Pt-CeO₂/C催化劑方法都是通過兩步法合成完成的。

微波加熱具有快速、簡單和高效節能的優點，在有機化學合成和納米材料的合成中得到了成功應用。但是到目前為止利用微波快速加熱方法一步合成Pt-CeO₂/C催化劑的文獻還沒有見公開的報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種一步法微波合成Pt-CeO₂/C電催化劑的方法。

本發明的一步法微波合成Pt-CeO₂/C電催化劑的方法，其步驟如下：

1)將氯鉑酸溶解在乙二醇中，配制成濃度為0.002～0.005mol/L的氯鉑酸乙二醇溶液；

2)向氯鉑酸乙二醇溶液中加入硝酸鈰銨水溶液，使溶液中鉑和鈰的摩爾比為1∶1～2.5∶1，然后加入醋酸鈉水溶液作為穩定劑，醋酸鈉在溶液中的濃度為0.01～0.03mol/L；

3)在步驟2)所得的溶液中加入納米碳作為載體，超聲振蕩混合均勻后，放入帶有回流裝置的微波爐中加熱5～15min，冷卻后經過濾，用丙酮以及去離子水充分洗滌，烘干，得Pt-CeO₂/C催化劑，Pt在催化劑中的質量分數在20％，Pt和Ce的摩爾比在1∶1～2.5∶1。

上述的作為載體的納米碳可以為XC-72納米碳或碳納米管。

為了增強金屬納米粒子在碳納米管表面的負載效果，將碳納米管在使用前在濃硝酸中140℃回流處理3小時。