[發明專利]一種Pt/銻摻雜二氧化錫-石墨烯催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210538712.X
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103007935A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 陳標華;銀鳳翔;李國儒;王亮
• 申請（專利權）人: 北京化工大學常州先進材料研究院
• 主分類號: B01J23/644
• 分類號: B01J23/644;H01M4/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電催化劑的制備領域，特別是涉及一種Pt/銻摻雜二氧化錫-石墨烯電催化劑的制備方法。?

背景技術

直接甲醇燃料電池(DMFC)具有能量轉化效率高、無污染、易儲存、便攜帶、工作環境溫度低等優點，己成為便攜式電子設備和電動汽車最為青睞的化學電源。DMFC關鍵材料是陽極催化劑，其活性直接影響燃料電池的性能。目前，DMFC所用的催化劑是在炭表面負載金屬鉑，但是，在甲醇電化學氧化過程中，中間產物(如CO)在催化劑的表面吸附與積累，易使催化劑中毒，從而降低了催化劑的活性和效率。解決該問題的方法之一是添加一些金屬氧化物，如Sn及Sb的氧化物等能促進金屬Pt對甲醇的電氧化。最近石墨烯納米片（一種由單層石墨碳原子構成的二維蜂窩網狀結構的單層納米片）的研究引起了人們的極大興趣。石墨烯納米片具有高的熱導率、超強的力學性能和與眾不同的電學性能，同時石墨烯納米片還具有高的化學穩定性、大的比表面積(理論比表面積為2620m²/g)和寬的電化學窗口。因此，石墨納米片作為催化劑載體負載貴金屬鉑納米粒子具有很好的電催化性能。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種Pt/銻摻雜二氧化錫-石墨烯催化劑的制備方法，制得的Pt/ATO-石墨烯催化劑活性組分高度分散，用作直接甲醇燃料電池陽極催化劑，表現出了很好的電催化氧化活性和抗CO中毒性能。?

本發明的一種Pt/銻摻雜二氧化錫-石墨烯催化劑的制備方法，包括：?

(1)將氧化石墨烯納米片超聲分散在無水乙醇中；將SnCl₄·5H₂O和SbCl₃溶于上述溶液中，加熱至40～80℃，攪拌45～90分鐘直至完全溶解，配成混合溶液，其中元素Sb和Sn的摩爾比為1:10～1:50，SnCl₄·5H₂O、SbCl₃的質量總和與石墨烯的質量比為1:5～1:50；?

(2)向上述混合溶液中加堿調節pH值至5～10，反應l～5小時，洗滌、過濾、干燥，研磨成粉末后，于500～800℃煅燒2～4小時，得到ATO-石墨烯粉末；?

(3)將H₂PtCl₆·6H₂O溶于乙二醇溶液，在惰性氣體氛圍中以120～160℃加熱0.5～2小時，得到Pt溶膠；?

(4)將步驟(2)制得的ATO-石墨烯粉末分散于無水乙醇中，得到ATO-石墨烯懸浮液，將步驟(3)制得的Pt溶膠與ATO-石墨烯懸浮液混合；加酸調節混合溶液pH值至4～7，洗滌至濾液中不含Cl^-為止，干燥，得到負載活性金屬Pt的Pt/ATO-石墨烯催化劑，其中，單質Pt在催化劑Pt/ATO-石墨烯中的質量比占10%～30%。?

所述步驟(2)中的堿為氨水或氫氧化鈉。?

所述步驟(2)中的洗滌工藝為用去離子水或無水乙醇洗滌，干燥工藝為80～120℃真空或空氣中干燥2～4小時。?

所述步驟(4)中的酸為稀硫酸或稀硝酸。?

所述步驟(4)中的干燥工藝為120～160℃真空干燥2～4小時。?

與現有技術相比，本發明一種Pt/銻摻雜二氧化錫-石墨烯催化劑的制備方法，工藝簡單，成本低，制得的Pt/ATO-石墨烯催化劑活性組分高度分散，用做直接甲醇燃料電池陽極催化劑，表現出了很好的電催化氧化活性和抗CO中毒性能，具有良好的應用前景。?

具體實施方式

實施例l?

取0.77克SnCl₄·5H₂O、0.05克SbCl₃和4.09克石墨烯溶解在200毫升無水乙醇中，攪拌均勻。然后向混合溶液中滴加1M的NaOH溶液至pH值為9.0。反應兩小時后，過濾，無水乙醇洗滌三次，在100℃空氣氛圍中干燥2小時，然后在600℃馬弗爐中煅燒2小時，得到ATO-石墨烯混合物。取18克H₂PtCl₆·6H₂O溶解在含有0.1M的100毫升乙二醇中，在140℃下的惰性氣體氛圍中反應30分鐘，得到含有單質Pt的溶膠。然后將反應后的漿液與ATO-石墨烯混合，攪拌2小時，然后用1M的硫酸溶液調節pH值至7.0。過濾后在140℃的烘箱中干燥2小時，得到催化劑Pt/ATO-石墨烯。?

實施例2?