[發明專利]NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710458638.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107331874A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 徐志花;嚴朝雄;劉繼延;陳春華
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本發明屬于電催化用催化劑技術領域，是小分子燃料電池的研究領域，具體是一種NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑的制備方法。

背景技術

乙醇是一種可再生能源，在有機小分子燃料電池中具有理想的應用前景，已有直接乙醇燃料電池(DEFC)問世。在直接乙醇燃料電池中，催化劑是一個重要的影響因素，目前主要使用的催化劑是貴金屬催化劑，貴金屬催化劑如鉑基催化劑用于乙醇電氧化過程中，易產生CO中間產物使鉑基催化劑中毒，活性大大降低；同時貴金屬的價格高，不利于工業推廣使用。多元復合催化劑由于其金屬之間接觸會引發界面電子結構的變化，進而電催化活性有所提高。另外，不曾有使用電化學沉積法與化學還原法結合的方法制備電氧化乙醇的復合催化劑，不同的制備方法會使復合催化劑的比表面積、表面化學性質產生較大的差異，影響催化劑的催化活性。

申請號為201610025501.4的中國專利公開了“一種Pt/Cu-Ni催化劑的制備方法及其催化氧化醇類的方法及應用”，該專利使用兩次電化學沉積法制備了Pt/NiCu復合催化劑，其首先采用電化學沉積法，在ITO工作電極表面沉積出Cu-Ni雙金屬合金，并清洗電極；之后以沉積有Cu-Ni雙金屬合金的ITO導電玻璃為工作電極，再次采用電化學沉積法，得到沉積有Pt/Cu-Ni產物的工作電極，之后將工作電極洗滌、干燥、收集表面的產物，得到Pt/Cu-Ni復合催化劑，該專利中負載Pt時需要使用電化學沉積法負載Pt，需額外消耗電化學能且需要電解槽等其他裝置，操作過程較為復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑的制備方法，本法將恒電位電化學共沉積法和化學還原法結合制備復合催化劑，使用貴金屬鉑的量可控，制備的復合催化劑相比于Pt/Ni或Pt/Cu雙元催化劑其電氧化乙醇活性高，負載Pt時操作簡單。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將銅鹽和鎳鹽以摩爾比為0.01～11：1溶于水中，采用恒電位電化學共沉積法制備NiCu雙金屬薄膜；

2)在NiCu雙金屬薄膜上滴加1～10g/L的氯鉑酸溶液0.05～0.21ml，再滴加0.005～0.5mol/L的還原劑和0.01～0.5mol/L的穩定劑的混合堿性溶液0.01～15ml，通過化學還原法在NiCu雙金屬薄膜上負載Pt貴金屬，制得NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑。

具體地，所述步驟1)中的銅鹽為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅或醋酸銅中的一種；鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳和醋酸鎳中的一種。

進一步地，所述步驟1)中恒電位化學共沉積法中電解液為銅鹽和鎳鹽的混合水溶液，陰極為導電玻璃或鈦片，陽極為鉑電極，沉積電位為-0.5～-1.3V，電沉積時間為300～1200s。

優選地，所述銅鹽和鎳鹽的摩爾比為0.2～1：1；沉積電位為-0.6～-0.9V，電沉積時間為300～600s。

具體地，所述步驟2)中還原劑為NaBH₄、KBH₄或水合肼中的一種；穩定劑為NaOH或KOH。

進一步地，所述步驟2)中還原劑與穩定劑的摩爾比為0.5～1：1。

進一步地，銅鹽：鎳鹽：氯鉑酸的摩爾比為0.01～11：1：1.2×10^-6。

最優選地，本發明采用銅鹽和鎳鹽以摩爾比為0.5：1溶于水中形成的混合溶液作為電解液，以導電玻璃為陰極，鉑電極為陽極，在沉積電位為-0.6V下，電沉積時間為600s，通過恒電位電化學共沉積法在導電玻璃上共沉積NiCu雙金屬薄膜；在NiCu雙金屬薄膜上滴加10g/L的氯鉑酸溶液0.05ml，再滴加0.05ml的0.02mol/L的硼氫化鈉和0.05mol/L的氫氧化鈉混合堿性溶液，通過化學還原法在NiCu雙金屬薄膜上負載Pt貴金屬，制得NiCu薄膜負載納米Pt電氧化乙醇復合催化劑。