[發明專利]一種摻碳TiO2納米纖維負載金屬催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201711207411.8
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109833870A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 葛秋紅
• 申請（專利權）人: 沈陽益泰科信息咨詢有限公司
• 主分類號: B01J23/58
• 分類號: B01J23/58;B01J35/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于催化劑領域，尤其涉及一種摻碳TiO₂納米纖維負載金屬催化劑的制備方法。本發明制備的PdRu/TiO?C納米纖維催化劑對甲醇氧化，其氧化機理主要是TiO₂復合材料的光催化機理，一般來說，TiO₂被能量大于其禁帶寬度的光子激發后，電子會從價帶激發到導帶中．同時產生電子?空穴對，與吸附溶解在其表面的氧氣和水反應，空穴將OH^?和H₂O氧化成·OH^?，O₂俘獲電子生成·O₂^?，這兩種自由基能幾乎無選擇地氧化大部分有機物甲醇。但是，純TiO₂需要紫外光照射才具有催化活性，而貴金屬沉積，如Pt、Au、Ag或Pd等能使TiO₂在無紫外光照射下具有光催化活性。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，尤其涉及一種摻碳TiO₂納米纖維負載金屬催化劑的制備方法。

背景技術

陽極電催化劑是直接甲醇燃料電池(DMFC)的關鍵材料之一并且是DMFC性能的關鍵．常溫下Pt是DMFC最理想的催化劑．但純Pt對甲醇氧化速度較慢．且純Pt易被甲醇氧化過程中產生的羰基物種如CO吸附而毒化．使其催化活性降低，通過與其他金屬復合制備合金可修飾鉑的催化性能以克服C0中毒的缺點，其中PtRu/C催化劑被認為是DMFC目前最佳的陽極催化劑，比Pt具有更好的抗毒性和催化活性圈；但是，該催化劑中Pt的負載量仍然較高，價格昂貴，在DMFC中的利用率還達不到商業化的要求，并且其采用C基為載體，發電過程中C易氧化，也限制了催化劑的長期穩定使用。

近年來，納米TiO 由于其具有價格低廉、化學穩定性和熱穩定性高、耐腐蝕、耐氧化等優點而備受關注；人們進行了大量研究，以TiO 材料如TiO2納米粉體、TiO₂納米管、TiO₂納米纖維取代或部分取代載體．降低貴金屬負載量，取得了較大進展；這些研究表明，TiO₂能提高表面金屬分散，提高催化劑活性，降低金屬負載量。但是，這些研究中TiO ₂僅僅作為摻雜劑，催化劑對甲醇的催化仍以貴金屬為主，催化劑中Pt、Ru負載量仍然較高，且沒有考慮TiO₂復合材料的催化；另外，TiO₂導電性不太理想，使用時仍需與各種碳載體混合以提高導電性。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種摻碳TiO₂納米纖維負載金屬催化劑的制備方法；以摻C的TiO2納米纖維為載體．通過化學還原法制備了一種新型直接甲醇燃料電池陽極催化劑PdRu/TiO2-C。

為了實現上述目的，本發明提供一種摻碳TiO₂納米纖維負載金屬催化劑的制備方法，具體包括以下步驟。

步驟1、TiO₂納米纖維的制備：TiO₂納米纖維的制備采用靜電紡絲法，首先稱取5-10g聚乙烯吡咯烷酮加到30-40mL無水乙醇中攪拌溶解，加入2.5-3.0mL的鈦酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)，形成溶液A；攪拌下滴入由25mL無水乙醇、2.5mL去離子水、1.8mL醋酸組成的溶液B；繼續攪拌2-3h，使Ti(OC₄H₉)₄水解形成紡絲液；用裝有不銹鋼針頭的針筒吸取15-20mL紡絲液，電源正極和針頭連接，錫箔紙作為收集裝置和電源負極連接：設定針頭到錫箔紙的距離為10-12cm．并施加30-35kV的直流電壓，紡絲液的推進速率為3-5mL/h，得到TiO₂納米纖維。