[發明專利]一種Pt-PbOx/C催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201310692467.2
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104707603A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫公權;李光蘭;姜魯華
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;H01M4/92
• 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

本發明涉及一種電氧化催化劑，具體的說涉及一種用于甲酸電氧化反應的催化劑及其制備方法。?

背景技術

甲酸在Pt基催化劑表面的電氧化過程是研究最多的方向之一，原因是該反應被視為最簡單的模型，有助于理解其它復雜小分子醇在Pt基催化劑表面的反應機理。甲酸電氧化反應（FAOR）的反應過程非常簡單，只包含2個電子的轉移過程，在Pt表面經歷兩種反應途徑：一種是直接氧化生成CO₂的途徑（式（1）），另一種是生成CO_ad中間產物（會毒化Pt）的CO_ad途徑（式（2））[ACS?Catalysis,2012,2,728-738]：?

HCOOH→(CO)_ad+H₂O????????（2a）?

因為E₁<<E₂，所以通過（2a）式會在催化劑表面生成吸附態的CO，造成Pt中毒。研究發現甲酸的上述兩種氧化途徑都是結構敏感反應。催化劑表面的元素組成和結構直接影響燃料的電氧化反應過程。因此，改變催化劑催化劑表面的元素組成和結構是提高催化劑催化活性和穩定性較為有效的方法之一。Chen等[Chem.Commun.,2010,46,4252–4254]通過NaBH₄還原的方法制備了非金屬間化合物PtPb/C催化劑，電化學測試結果表明Pb的存在可提高Pt/C催化甲酸電氧化反應的催化活性。然而，催化劑表面金屬組分對催化活性的影響尚不明確，且該制備方法無法實現催化劑表面金屬組分的可控制備。?

本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種應用于直接甲酸燃料電池的甲酸電氧化反應催化劑及其制備方法，該催化劑對于甲酸的電氧化反應催化活性高，穩定性好，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?；a。?

發明內容

為實現上述目的，本發明采用以下具體方案來實現：?

一種Pt-PbO_x/C催化劑，所述催化劑中PbO_x為PbO，或PbO₂，或PbO和PbO₂的混合物；所述催化劑中Pt的質量分數為1-85%，Pb的質量分數為2-50%；所述催化劑中C與Pb的質量比為49:1-1:1。?

所述催化劑中C原子表面Pt:Pb原子比為2:1-19:1。?

所述碳載體為XC-72、BP2000、KB碳粉、乙炔黑、碳納米管、氧化石墨及石墨烯中的一種或兩種以上，或為酸處理、堿處理、雙氧水處理過的XC-72、BP2000、KB碳粉、乙炔黑、碳納米管、氧化石墨及石墨烯中的一種或兩種以上。?

一種Pt-PbO_x/C催化劑的制備方法，包括以下步驟，?

1)PbO_x膠體的制備：?

于體積比為1:1-1:90水和乙醇混合液中加入Pb(CH₃COO)₄并超聲分散得到橙黃色膠體溶液，即PbO_x膠體溶液；?

2)PbO_x/C制備：?

于步驟1）所得PbO_x膠體溶液中加入碳載體，其中C與Pb的質量比為49:1-1:1，超聲分散后過濾、干燥即得PbO_x/C；?

3）Pt-PbO_x/C催化劑的制備：?

將Pt膠體的乙二醇溶液和PbO_x/C的乙二醇分散液混合均勻后加入大于混合液體積的水，調節pH至6-7，過濾、洗滌、干燥得到Pt-PbO_x/C催化劑。制備過程中Pt:Pb原子比小于等于19:1。?

第二種Pt-PbO_x/C催化劑的制備方法，包括以下步驟，?

1）于體積比為1:1-1:90水和乙醇混合液中加入Pb(CH₃COO)₄并超聲分散至得到橙黃色膠體溶液，即PbO_x膠體溶液；?