[發(fā)明專利]一種用于燃料電池的非鉑、枝晶狀三元PdCuCo合金納米催化劑

有效

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• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108365233B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 袁強;李朝忠
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

本發(fā)明公開了一種用于燃料電池的非鉑、枝晶狀三元PdCuCo納米合金催化劑的合成方法，包括如下步驟:(1)將質量為10?200mgPVP加入到乙二醇溶液中，室溫下攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(2)將金屬前驅體鈀鹽、銅鹽和鈷鹽加入到步驟(1)所得溶液中，金屬前驅體的量均為0.01～0.04mol，攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(3)將氨水加入到(2)所得溶液中，氨水的體積為0.05～1mL,攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(4)將步驟(3)所得溶液轉移到高壓反應釜中反應4?16個小時，溫度控制在120～180℃，(5)將步驟(4)所得產物冷卻后進行洗滌，離心分離后得到非鉑、枝晶狀三元PdCuCo納米合金。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的非鉑、枝晶狀三元PdCuCo合金納米催化劑合成及應用。

背景技術

目前，金屬Pt是燃料電池的最佳催化劑，可以作為燃料電池的陽極和陰極催化劑。但是，由于其稀有性、商業(yè)成本較高，導致其成為燃料電池商業(yè)化的最大障礙之一；尤其在金屬Pt作為醇類燃料電池的陰極催化劑的時候，會受到來自陽極的醇類的毒化而降低催化活性，所以尋找更廉價、更抗醇類毒化的商業(yè)替代催化劑成為燃料電池領域的重要發(fā)展方向。本發(fā)明成功的在液相體系中成功合成了一種用于燃料電池的非鉑、枝晶狀三元PdCuCo合金納米催化劑，其合成方法與形貌控制技術還沒有案例。非鉑、枝晶狀三元PdCuCo合金納米催化劑作為陽極對甲酸的氧化有優(yōu)異的催化活性，作為陰極催化劑具有優(yōu)異的氧氣還原活性和醇類耐受性，并且由于Cu、Co等非貴金屬的加入增強了催化劑的活性和穩(wěn)定性；同時Cu、Co的加入大幅度降低催化劑的成本。因此本發(fā)明的非鉑、枝晶狀三元PdCuCo合金納米催化劑在燃料電池領域具有重要意義和實際的應用前景。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：(1)獲得一種非鉑枝晶狀三元PdCuCo納米晶體，該種具有豐富缺陷晶體，形貌統(tǒng)一，在燃料電池中作為陽極對甲酸的氧化和陰極催化劑對氧氣的還原均具有優(yōu)異的活性；(2)該晶體是一種具有優(yōu)異的醇類耐受性的燃料電池陰極催化劑。

本發(fā)明的技術方案是：一種用于燃料電池的非鉑枝晶狀三元PdCuCo納米合金催化劑的合成方法，包括如下步驟:(1)將質量為10-200mg的PVP加入到乙二醇溶液中，室溫下攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(2)將金屬前驅體鈀鹽、銅鹽和鈷鹽加入到步驟(1)所得溶液中，金屬前驅體的量為0.015～0.035mmol，攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(3)將氨水加入到(2)所得溶液中，氨水的體積為0.1～1mL,攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻，(4)將步驟(3)所得溶液轉移到高壓反應釜中反應6-12個小時，溫度控制在135～165℃，(5)將步驟(4)所得產物冷卻后進行洗滌，離心分離后得到花狀三元PdCuCo納米合金。

所述的步驟(1)中所述的PVP的質量為10-200mg。

所述的步驟(1)(2)中所述的金屬鈀鹽前驅體為Na₂PdCl₄水溶液；金屬銅鹽前驅體為CuCl₂水溶液,金屬鈷鹽前驅體為CoCl₂水溶液。

所述的步驟(3)將氨水加入到(2)所得溶液中，氨水的體積為0.1～1mL，攪拌10分鐘左右，直至溶液混合均勻。

所述的步驟(4)中所述在高壓反應釜中反應溫度控制在135～165℃，反應時間為6-12小時。

本發(fā)明的有益效果：由該方法可以控制合成非鉑枝晶狀三元PdCuCo納米合金的產物形貌。(1)獲得一種非鉑枝晶狀三元PdCuCo納米晶體，該種具有豐富缺陷晶體，形貌統(tǒng)一，在燃料電池中具有優(yōu)異的活性與穩(wěn)定性；(2)該晶體是一種具有優(yōu)異的醇類耐受性的燃料電池陰極催化劑。

附圖說明

圖1為枝晶狀三元PdCuCo合金催化劑的透射電子顯微鏡觀察結果圖；

圖2為枝晶狀三元PdCuCo納米合金用X射線衍射測試結果圖；