[發明專利]一種基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410765013.8
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104485464A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 尹鴿平;杜磊;杜春雨;孔凡鵬;錢正義;張生;陳廣宇;孫雍榮;高云智
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B01J27/26
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述催化劑為Pt、普魯士藍以及載體組成的復合催化劑，其中：Pt與普魯士藍的質量比為1～20∶1，Pt與復合催化劑總量的質量比為2.5～60∶100。

2.根據權利要求1所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述普魯士藍為晶體和非晶體的混合物，其中：普魯士藍晶體為粒徑均勻的納米顆粒，粒徑分布2-5nm；普魯士藍非晶體為無定形態的薄膜狀。

3.根據權利要求1所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述載體為燃料電池催化劑常用的碳載體、氧化物載體或碳化物載體。

4.根據權利要求1所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述燃料電池催化劑常用的碳載體為Vulcan?XC-72、Vulcan?XC-72R、BP2000、科琴黑、碳納米管或碳纖維。

5.根據權利要求1所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述燃料電池催化劑常用的氧化物載體為CeO₂、TiO₂、IrO₂、In₂O₃、SnO₂或氧化銦錫。

6.根據權利要求1所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑，其特征在于所述燃料電池催化劑常用的碳化物載體為WC、C₃N₄或B₄C。

7.一種權利要求1-6任一權利要求所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑的制備方法，其特征在于所述方法具體步驟如下：

一、制備Pt納米顆粒膠體：將Pt前驅體溶于100～500mL水中，加入一定量的穩定劑，使得Pt前驅體與穩定劑的摩爾量比為1∶1～20。攪拌20～40min，加入強還原劑NaBH₄，控制Pt前驅體與NaBH₄的摩爾比為1∶5～15，室溫下繼續攪拌2～10h，將Pt前驅體完全還原，即可得到Pt納米顆粒膠體；

二、制備普魯士藍膠體：準備含有摩爾比為3∶4的亞鐵氰化鉀和三氯化鐵的兩種溶液，濃度為0.01mmol?L^-1～0.1mol?L^-1，向三氯化鐵溶液中加入一定量的過氧化氫，過氧化氫與三氯化鐵溶液體積比為0.5～10∶100，5～30s后迅速加入亞鐵氰化鉀溶液，超聲2～4h，得到普魯士藍膠體；

三、將上述兩種膠體溶液混合24～48h得到Pt-普魯士藍復合膠體溶液，然后向其中加入相應比例的載體，充分超聲2～10h，攪拌24～48h，加入沉淀劑，沉淀劑濃度為0.1mol?L^-1～1mol?L^-1，繼續攪拌24～48h使Pt-普魯士藍復合膠體顆粒沉積到載體表面，將催化劑抽濾或離心，洗滌烘干，即可得到基于普魯士藍的Pt基復合催化劑。

8.根據權利要求7所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑的制備方法，其特征在于所述Pt前驅體為氯鉑酸、乙酰丙酮鉑、氯鉑酸鉀中的一種。

9.根據權利要求7所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑的制備方法，其特征在于所述穩定劑為聚二烯丙基二甲基氯化銨、檸檬酸鈉、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一種。

10.根據權利要求7所述的基于普魯士藍的燃料電池用高穩定性、高活性Pt基催化劑的制備方法，其特征在于所述沉淀劑為強酸、強堿、強電解質的一種。