[發明專利]一種燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210120922.7
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102664275A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 朱紅;駱明川;王芳輝
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B01J23/89
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

1.一種燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑，其特征在于：由導電碳黑作載體，活性組分為具有核殼型結構的銅鈀鉑合金，其中銅鈀為核，鉑為殼，其質量百分比組成為：

導電碳黑：70％-91％

銅：2-10％

鈀：2-10％

鉑：5-10％。

2.根據權利要求1所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑，其特征在于：所述的導電碳黑為VulcanXC-72導電碳黑。

3.一種燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將可溶性銅鹽溶于乙二醇液體中，使溶液中Cu離子的濃度為0.01～0.1摩爾/升；加入檸檬酸或檸檬酸鹽，檸檬酸或檸檬酸鹽與可溶性銅鹽中銅離子的摩爾比為1～3∶1，然后加入可溶性鈀鹽的水溶液，隨后加入碳載體，充分攪拌后得到混合溶液，使所得混合溶液中碳、銅離子和鈀離子的質量比為7～9∶1∶1；

(2)用氫氧化鉀的乙二醇溶液將上述混合溶液的pH值調節為9～10，在160℃～190℃加熱還原，整個反應過程維持pH值恒定，反應時間2～6h，然后將反應液離心洗滌至中性，干燥，得到碳載銅鈀合金顆粒；

(3)將步驟(2)中得到的碳載銅鈀合金顆粒均勻分散到乙二醇中，再加入氯鉑酸，使溶液中銅鈀合金與鉑的質量比為1.5～3∶1，再用氫氧化鉀的乙二醇溶液調節體系pH值為7～9，在溫度為80℃～100℃下還原，反應時間2～6h；反應完后，將反應液離心洗滌至為中性且無氯離子存在，干燥，得到碳載核殼型銅鈀-鉑合金催化劑；

(4)將步驟(3)得到的催化劑進行脫合金處理，然后離心洗滌至溶液呈中性，經干燥后得到目標催化劑，即脫合金的碳載核殼型銅鈀-鉑合金催化劑。

4.根據權利要求3所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，其特征在于：所述的可溶性銅鹽為五水硫酸銅、氯化銅或硝酸銅，所述的可溶性鈀鹽為氯化鈀或醋酸鈀，所述的碳載體為VulcanXC-72導電碳黑。

5.根據權利要求3所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，其特征在于：所述的可溶性鈀鹽的水溶液中，Pd離子的濃度為0.01～0.1摩爾/升。

6.根據權利要求3所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，其特征在于：所述的干燥為在50℃～80℃下真空干燥20～30h。

7.根據權利要求3所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，其特征在于：所述的脫合金處理為將催化劑置于稀HNO₃溶液中，在常溫下浸泡3h。

8.根據權利要求7所述的燃料電池用碳載核殼型銅鈀-鉑催化劑的制備方法，其特征在于：所述的稀HNO₃溶液的濃度為1mol/L～2mol/L。