[發明專利]一種提高碳載型鉑基催化劑活性的方法

在審

• 申請號: 201410134002.X
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN104148058A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 王榮方;王凱;馬妍姣;王輝;季山
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;H01M4/92
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于復合新材料技術領域，涉及一種提高碳載型鉑基催化劑活性的方法，主要用于甲醇燃料電池中的氧還原催化反應中。?

背景技術

燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料電池具有發電效率高、環境污染少等優點，而成為一種比較理想的發電技術。然而制約燃料電池發展和應用的關鍵因素是用于陰極氧還原反應催化劑。目前，用作陰極氧還原催化劑的原料主要是碳載型鉑基催化劑。但是，碳載鉑基催化劑的性能直接影響著催化甲醇的反應中對甲醇氧還原活性、抗甲醇中毒能力和穩定性，進而影響燃料電池的效率和使用壽命。因此，提高碳載鉑基催化劑的性能具有十分重要的意義。?

發明內容

本發明的目的是提供一種提高碳載鉑基催化劑活性的方法。

本發明提高碳載型鉑基催化劑活性的方法，是將鉑基催化劑超聲分散于濃硫酸（質量濃度為70～98%）中，在20～80℃下浸漬處理20～60?min；然后用二次去離子水洗滌至中性，40～80℃下干燥，即得到了高活性的鉑基催化劑。

所述鉑基催化劑為利用傳統的多醇還原法或有機溶膠法制備的鉑基催化劑。

下面對濃硫酸處理過的碳載鉑基催化劑的性能測試進行分析。

圖1為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的XRD圖。從圖1可以看出，經過活化處理后的碳載鉑基催化劑的粒徑明顯變小。

圖2為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的CV曲線圖。從圖2中可以看出，在濃H₂SO₄的作用下，鉑?(111)晶面的活性位增多了，因為在鉑?(111)晶面上H的脫附峰面積有了明顯的增加，而所有晶面的活性面積增加了7.5?m^2?g^-1。

圖3為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的CO曲線圖。從圖3可看出，被濃H₂SO₄活化處理后的碳載鉑基催化劑的CO?脫附峰活性面積增大了12?m²g^-1。

圖4為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑在甲醇中CV曲線圖。比較兩種鉑基催化劑的峰電流，結果是活化后鉑基催化劑的峰電流是未活化鉑基催化劑的峰電流兩倍，而且起始電位也靠前，因此用濃硫酸活化后活性明顯增強。

圖5為未活化碳載鉑基催化劑與活化后碳載鉑基催化劑的CA曲線圖。由圖5可知，未活化碳載鉑基催化劑穩定性是δ_t≥500?s(%)=75?，濃H₂SO₄活化后的碳載鉑基催化劑δ_t≥500?s(%)=80。說明經濃硫酸活化處理后的碳載鉑基催化劑的穩定性明顯增強。

綜上所述，本發明利用濃H₂SO₄的強氧化性和脫水性，氧化清除吸附在鉑基催化劑表面的雜質，從而使得鉑基催化劑的表面暴露出更多的活性位點，從而有效提高了鉑基催化劑的性能。與未處理的鉑基催化劑相比較，經濃硫酸處理的碳載鉑基催化劑在催化甲醇的反應中表現出更強的活性，更強的抗一氧化碳、甲酸、甲醛等中間產物的中毒能力，更具穩定性，因而有效提高了燃料電池的效率和使用壽命。

附圖說明

圖1為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的XRD圖。

圖2為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的CV曲線圖。

圖3為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑的CO曲線圖。

圖4為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑在甲醇中CV曲線圖。

圖5為未活化碳載鉑基催化劑與活化后的碳載鉑基催化劑后的?CA曲線圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的濃H₂SO₄優化催化劑的制備方法做進一步說明。

實施例１：稱取20?mg?PtRu/C催化劑，加入到2?mL濃H₂SO₄（98%），超聲至催化劑分散均勻；置于室溫下浸漬30?min；抽濾，用二次去離子水洗滌至中性，在60℃烘箱中烘干。進行電化學性能測試：其脫氫峰面積為31.7?m²g^-1，CO脫附峰的面積為20.9?m²g^-1。