[發明專利]一種Pd-Ag/C催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201010567223.8
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102476053A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 孫公權;李光蘭;姜魯華;姜黔;王素力
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J37/02;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種堿性條件下小分子醇氧化催化劑，具體的說涉及一種用于堿性燃料電池的小分子醇燃料氧化催化劑的制備方法。

背景技術

隨著陰離子交換膜的研究與發展，堿性燃料電池碳酸化的問題得到了一定程度的解決。在堿性溶液中，一方面由于甲醇、乙醇等小分子燃料的電化學氧化和氧還原的動力學過程較快，可以大大提高燃料電池的催化效率；另一方面因其可采用非Pt電催化劑，可以降低燃料電池的成本。因此，堿性燃料電池又引起了科研人員的廣泛關注。

文獻(Electrochemistry?Communications?2007；9：2760-2763)指出：在堿性介質中碳載Pd電催化劑催化醇類氧化的催化活性高于Pt電催化劑，而與Pt相比，Pd具有價格低、儲量豐富、且與Pt具有相同的外層電子結構等特點，可作為Pt基催化劑的替代金屬。目前，Pd基催化劑的研究主要集中在碳載體的改變、催化劑微觀形貌的改變以及加入其他金屬或金屬氧化物等幾個方面。但仍沒有得到比較公認的催化活性較高、穩定性較好、成本低廉的催化劑。

根據d-band原理，晶格常數較大的Ag(a＝0.409nm)摻雜到晶格常數較小的Pd(a＝0.389nm)中會引起Pd原子d-band能量升高，與反應物的結合能力增大，進而提高其催化活性，減少Pd用量，降低成本。

文獻(Applied?Catalysis?B：Environmental?2009；91：507-515)采用共還原方法制備了Pd-Ag/C催化劑。與常規方法相似，為了減小催化劑粒徑其制備過程中添加了保護劑，因此導致采用該方法制備的催化劑的催化活性及穩定性仍不令人滿意，仍需在現有技術基礎上做進一步的改進。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種應用于堿性燃料電池的小分子醇燃料氧化電催化劑及其制備方法，該催化劑對于小分子醇燃料的電氧化催化活性高，穩定性好，與常用的Pt基催化劑相比原料來源豐富且成本較低，制備工藝過程簡單，有利于產品的規模化生產。

為實現上述目的，本發明采用以下具體方案來實現：

一種Pd-Ag/C催化劑的制備方法包括以下步驟，

1)碳載體的分散：取碳載體與無水乙醇混合，攪拌使碳載體在乙醇中均勻分散，形成漿液；碳載體因其自身的親疏水特性使得其在乙醇中比較容易分散，形成均勻的漿液，如果換用水做分散劑則攪拌停止后，碳載體容易重新聚沉。

2)浸漬液的配制：

將Pd(NO₃)₂、或Pd(NO₃)₂與AgNO₃混合溶解于去離子水中形成溶液，將該溶液逐滴滴加或傾倒于步驟(1)中盛有碳載體漿液的容器中；Pd(NO₃)₂和AgNO₃易溶于水溶液，有利于在碳載體表面均勻浸漬；

或將Pd(NO₃)₂與AgNO₃分別溶解于去離子水中形成溶液，按先Pd(NO₃)₂溶液后AgNO₃溶液或先AgNO₃溶液后Pd(NO₃)₂溶液的順序先后逐滴滴加或傾倒于步驟(1)中盛有碳載體漿液的容器中；金屬前體Pd(NO₃)₂、或Pd(NO₃)₂與AgNO₃混合溶液滴加順序不同，會在碳載體表面形成不同微觀結構；通常如果反應由外擴散控制，蛋殼型為宜；反應由動力學控制時：均勻分布為宜；介質中有毒物則蛋白、蛋黃型為宜。通過前體的不同滴加順序可以調控最終催化劑的金屬原子結構，進而調控催化劑催化活性；

浸漬體系中去離子水的體積是乙醇體積的0.5-1.5倍；浸漬時間≥3h；

3)Pd-Ag/C催化劑的制備：

a.將上述步驟(2)中獲得的浸漬液蒸干；防止在干燥過程中金屬前體在碳載體表面聚集成大顆粒，影響催化劑催化活性；

b.于50-85℃將上述步驟(3)a中獲得的蒸干物干燥≥5h，得到黑色粉末；溫度太低不能充分干燥，溫度太高催化劑粒子容易聚集長大，影響催化活性；