[發(fā)明專利]一種擔載型納米電催化劑的制備方法、結構特征及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210509141.7
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102989450A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 宋玉江;李書雙
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J23/52;H01M4/92
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

1.一種擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：將表面活性劑溶解到憎水性溶劑中，首先加入載體，超聲分散5~60分鐘，再加入金屬前驅體或其水溶液，在15~30°C下攪拌30~180分鐘，靜置，分液去除水相，將剩余溶液加水稀釋2~50倍，在大于400轉/分鐘的攪拌速度下，加入水溶性還原劑或其水溶液，反應4分鐘以上，純化，得到擔載型納米電催化劑。

2.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述表面活性劑的摩爾濃度為0.01~1000mmol/L，表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、硬脂酸鉀、油酰基多縮氨基酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、月桂基硫酸鈉、聚環(huán)氧乙烯月桂酰醚、月桂酸失水山梨醇酯、油酸二乙醇酰胺、十二烷基二甲基甜菜堿、十四烷基二甲基磺乙基甜菜堿、硬脂酸、油胺、油酸和它們的衍生物及類似物中的一種或兩種以上的混合物。

3.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述憎水性溶劑為甲苯、二甲苯、正己烷、環(huán)己烷、環(huán)己酮、四氯化碳、氯仿、甲基異丁酮、醋酸異丙酯和它們的衍生物及類似物中的一種或二種以上的混合物。

4.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述水溶性還原劑的摩爾濃度為0.5~5000mmol/L，水溶性還原劑為甲醛、甲酸、硼氫化鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、甲醇、乙醇、多元醇、水合肼、乙二酸、蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖、蔗糖、抗壞血酸和它們的衍生物及類似物中的一種或二種以上的混合物。

5.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述載體為碳黑、活性碳、碳納米管、碳纖維、石墨烯、金屬氧化物和非金屬氧化物中的一種或二種的以上混合物，該催化劑中金屬的載量為0.5~75wt%。

6.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述金屬前驅體水溶液的摩爾濃度為0.1~500mmol/L，金屬前驅體為鉑化合物、釕化合物、銠化合物、鈀化合物、銀化合物、錸化合物、鋨化合物、銥化合物、金化合物、鐵化合物、鈷化合物、鎳化合物、銅化合物中的一種或二種以上混合物。

7.按照權利要求6所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述鉑化合物為氯鉑酸、氯亞鉑酸、氯鉑酸鹽、氯亞鉑酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述釕化合物為三氯化釕、氯釕酸、氯釕酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述銠化合物為三氯化銠、硫酸銠、氯銠酸、氯銠酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述鈀化合物為二氯化鈀、四氯鈀酸鹽、硫酸鈀及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述銀化合物為硝酸銀及其類似物中的一種或兩種以上的混合物；

所述錸化合物為五氯化錸、高錸酸、高錸酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述鋨化合物為四氯化鋨、氯鋨酸、氯鋨酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述銥化合物為四氯化銥、氯銥酸、氯銥酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述金化合物為三氯化金、氯金酸、氯金酸鹽及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述鐵化合物為三氯化鐵、二氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵、硝酸亞鐵及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述鈷化合物為二氯化鈷、三氯化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述鎳化合物為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物；

所述銅化合物為氯化銅、氯化亞銅、硫酸銅、硫酸亞銅、硝酸銅、硝酸亞銅及它們的類似物中的一種或二種以上的混合物。

8.按照權利要求1所述擔載型納米電催化劑的制備方法，其特征在于：所述的純化步驟為：蒸發(fā)去除有機溶劑；使用1升以上的去離子水抽濾、洗滌；真空干燥6h以上。

9.一種權利要求1所述方法制備的擔載型納米電催化劑，其特征在于：該電催化劑的結構特征為：形貌呈近球形顆粒和/或短棒；近球形顆粒粒徑為1~5nm，尺寸分布為5~20%；短棒直徑為1~5nm，直徑尺寸分布為5~20%，長度在5~20nm；沒有聚集和散落現象。

10.權利要求9所述的擔載型納米電催化劑用于質子交換膜燃料電池。