[發(fā)明專利]一種無機鹽輔助保護的碳載鈀或鈀鉑直接甲酸燃料電池電催化劑的制備方法

有效

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• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103706355A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 曾建皇;李目武;韓明家;杜麗;廖世軍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J37/16;H01M4/92
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發(fā)明屬于質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑領域，具體涉及一種無機鹽輔助保護的碳載鈀或鈀鉑直接甲酸燃料電池電催化劑的制備方法。

背景技術

直接甲酸燃料電池具有燃料無毒、不易燃、儲運方便和電化學活性、能量密度、質(zhì)子導電率比直接甲醇燃料電池更高，對質(zhì)子交換膜有較小的滲透率，在較低溫度下可產(chǎn)生較大的輸出功率密度等優(yōu)點，被業(yè)內(nèi)專家認為是很有希望代替甲醇燃料電池的燃料電池。

在燃料電池中，電催化劑扮演著電化學反應“工廠”的作用，是電池中的核心材料，電催化劑的研制是燃料電池的關鍵之一。目前，直接甲酸燃料電池廣泛采用的催化劑為鈀基催化劑。純鈀催化劑對甲酸氧化的初始活性高，甲酸氧化按照最有效的直接途徑完成。但是，純鈀催化劑CO耐受性很差，很快毒化失活。因此，通常是在純鈀催化劑的基礎上添加第二種金屬。碳載PdPt催化劑是目前研究得較多的直接甲酸燃料電池電催化劑。在鈀中添加少量鉑可能有效提高鈀的穩(wěn)定性，而且由于鉑在碳載體上的分散性比純鈀好，添加鉑可以有效改善催化劑的分散性，從而提高催化劑的活性和貴金屬的利用率。

中國發(fā)明專利ZL200610088445.5公開了“直接甲酸燃料電池的超細、高分散Pd/C催化劑及其制備方法”，該方法使用硼氫化鈉等強還原劑在水相中、氟化物和穩(wěn)定劑同時存在的條件下制備高分散Pd/C催化劑。由于硼氫化物為強還原劑，還原快速，所制備的電催化劑分散性較差。

中國發(fā)明專利ZL200710043391.5公開了“一類燃料電池用納米鈀或鈀鉑合金電催化劑的制備方法”，該方法使用乙二胺四乙酸鈉等高分子量的絡合劑作為保護劑，需要高溫后處理去除，工藝復雜且耗能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種無機鹽輔助保護的碳載鈀或鈀鉑直接甲酸燃料電池電催化劑的制備方法，借助無機鹽的輔助保護，大大降低具有高分子量的保護劑的相對用量，簡化后處理，從而得到一種實用的催化劑制備方法。

一種無機鹽輔助保護的碳載鈀或鈀鉑直接甲酸燃料電池電催化劑的制備方法通過以下技術方案實現(xiàn)：

配置前驅(qū)體水溶液，后加入碳載體交替超聲、攪拌成懸濁液，然后往此懸濁液中加入無機鹽和還原劑，調(diào)節(jié)pH值為9-10；然后在油浴中90-100℃回流6-10小時，冷卻后抽濾，將濾餅用去離子水洗滌干凈，真空干燥，研磨后得到碳載燃料電池鈀或鈀鉑電催化劑，即無機鹽輔助保護的碳載鈀或鈀鉑直接甲酸燃料電池電催化劑；其中所述前驅(qū)體溶液為PdCl₂水溶液或PdCl₂水溶液和H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的混合水溶液。

上述方法中，所述PdCl₂水溶液濃度為0.01～0.1?mol/L，所述H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的濃度為0.01～0.1?mol/L。

上述方法中，所述PdCl₂水溶液和H₂PtCl₆·6H₂O水溶液的混合水溶液中Pd：Pt的原子比為6:1～1：1。

上述方法中，所述碳載體為XC-72碳載體。

上述方法中，所述無機鹽為KBr、KCl、KNO₃、NH₄Cl中的一種以上，無機鹽與鈀或者鉑鈀的摩爾比為10：1~20：1。

上述方法中，所述還原劑為檸檬酸、檸檬酸鈉或檸檬酸鉀，還原劑與鈀或者鉑鈀的摩爾比為1:1~3:1。

上述方法中，所述的碳載燃料電池鈀或鈀鉑電催化劑中活性金屬組分與碳載體的質(zhì)量百分比為10%～40%。

上述方法中，所述的碳載燃料電池鈀或鈀鉑電催化劑中活性金屬組分粒徑為2.5nm-3nm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢是：使用相對較弱的檸檬酸還原劑，控制貴金屬還原過程動力學，同時降低檸檬酸使用量，使用無機鹽輔助，達到貴金屬活性組分在碳載體上高度分散的目的。同時，該技術不使用高溫后處理，簡化工藝，降低生產(chǎn)能耗。

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附圖說明

圖1是實施例1制備的Pd/C催化劑的電鏡照片。

圖2是實施例2制備的Pd₁Pt₁/C催化劑的電鏡照片。