[發明專利]一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201010100345.6
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101773839A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 徐群杰;周小金;李金光;李巧霞
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/02;H01M4/90
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑及其制備方法，屬材 料領域。

背景技術

由于能量轉化效率高，污染小，有利于減少石化燃料的過度使用和 保護地球環境，燃料電池現已受到各國研究者的普遍關注。直接甲醇燃 料電池是氫質子交換膜燃料電池的一種變種，甲醇相當于貯氫載體，甲 醇在常溫常壓下是一種結構最簡單的液態有機化合物，儲存簡單，來源 方便，價格便宜，是一種理想的可再生燃料，而且在甲醇分子中不存在 C-C鍵的束縛，電化學活性高，能保持較高的能量轉化效率。

Pt對甲醇氧化具有很高的催化活性，但甲醇的氧化中間產物(類似 CO)很容易占據Pt表面的活性位，極易使Pt中毒。而提高催化劑活性 的關鍵是在低電位下氧化類似CO的中間產物，從而釋放Pt的活性位。 目前Pt₅₀Ru₅₀是公認的商業化效果好的二元合金。一般認為Ru的加入有 兩方面的作用：(1)Ru的加入會影響Pt的d電子狀態，從而減弱了Pt 和CO之間的相互作用；(2)Ru在較低電位下易形成活性含氧物種，它 會促進甲醇解離吸附的中間體在其表面氧化，從而提高了抗CO中毒能 力。雖然PtRu/C二元合金能夠提高抗CO中毒能力，但是根據Norskov 理論，如果能夠合成PtRuCo/C三元合金，可以極大提高催化甲醇的能力， 本發明將解決此問題。

發明內容

為了增強催化劑抗CO中毒能力和提高催化甲醇的催化活性，本發 明提出了一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑及其制備方法。

本發明的技術方案

一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑的制備方法，包括如下制備步 驟：

(1)、碳漿的制備

將活性炭按其與水的質量比為3∶2將活性炭溶解于水中，升 溫至40℃，磁力攪拌，控制攪拌速率500r/min，30min后形成碳 漿；

(2)、水溶膠的制備

向步驟(1)所得的碳漿中緩慢依次滴加H₂PtCl₆、RuCl₃、CoCl₂， 即加入Pt、Ru、Co金屬物質的摩爾量比按Pt∶Ru∶Co為6∶3∶1，再 加入檸檬酸三鈉作為金屬保護劑，檸檬酸三鈉的加入量按其與金 屬物質Pt、Ru及Co的總摩爾量比，即檸檬酸三鈉∶金屬物質Pt、 Ru及Co＝1∶1，超聲攪拌，控制超聲頻率為40KHz，攪拌時間為 30min，得水溶膠；

(3)、PtRuCo/C的制備

將步驟(2)所得水溶膠用0.1M?NaOH調節溶液的pH至8， 在40℃下，緩慢滴加NaBH₄作為還原劑，反應3h，真空抽濾， 水洗至溶液中無氯離子，70℃真空干燥12h，即得本發明的一種 PtRuCo/C三元合金納米催化劑。

本發明的有益效果

本發明的一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑可以極大提高燃料電 池中催化甲醇的能力。其制備過程中使用檸檬酸三鈉作為保護劑，能夠 制備分散均勻的納米催化劑，納米顆粒不易發生團聚現象，而且檸檬酸 三鈉是水溶性保護劑，可以用水洗去，制備過程簡單。

附圖說明

圖1、PtRuCo/C的TEM圖

圖2、PtRuCo/C和PtRu/C(商業化)的XRD圖

圖3、PtRuCo/C和PtRu/C在預吸附單層CO的HClO₄溶液中的溶出伏 安曲線

圖4、PtRuCo/C和PtRu/C(商業化)分別在0.1M?HClO₄+0.5M?CH₃OH 溶液中催化甲醇循環伏安曲線

具體實施方式

下面結合附圖和具體實例對本發明的PtRuCo/C催化劑及其制備方 法進一步說明。

實施例1

一種PtRuCo/C三元合金納米催化劑的制備方法，包括如下制備步 驟：

(1)、碳漿的制備

30.6mg的活性炭溶解在20ml的水溶液中，升溫至40℃，磁 力攪拌，控制攪拌速率500r/min，30min后形成碳漿；

(2)、水溶膠的制備