[發明專利]陶瓷薄膜材料、催化電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910681627.0
• 申請日: 2019-07-26
• 公開（公告）號: CN110407577B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王田軍;陳彬;胡延超;徐斌;李敏;苗偉峰
• 申請（專利權）人: 深圳市富濟新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B38/06;C04B41/90;C03C17/36;H01M4/86;H01M4/90;H01M4/96
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 龍丹丹

1.一種催化電極，包括陶瓷薄膜材料以及催化層，其特征在于：所述陶瓷薄膜材料包括基板和負載于所述基板上的陶瓷薄膜層；其中，所述陶瓷薄膜層由質量分數為10％-20％的有機鋯化物，0.3％-2.8％的有機鉿化物，1.0％-4.2％的釔、鈰的化合物、3％-5.5％的納米碳纖維、2.5％-8.0％的造孔劑和70％的有機溶劑配置成的陶瓷漿料燒結處理制成；

所述催化層包覆于所述陶瓷薄膜材料中的所述陶瓷薄膜層上；其中，所述催化層由質量分數為2.5％-18％的有機鉑化合物、3.5％-20％的納米炭黑，4.5％-12％的有機粘接劑，0.5％-2.0％的分散劑和70％的有機溶劑配置成的催化漿料經燒結處理得到。

2.如權利要求1所述的催化電極，其特征在于：所述陶瓷薄膜層的厚度為0.5-20μm。

3.如權利要求1所述的催化電極，其特征在于：所述有機鋯的化合物包括雙環戊二烯基或雙(甲基環戊二烯基)二氯化鋯、異辛酸鋯、2-乙基己酸鋯、二氯二茂鋯、四芐基鋯四(乙基甲基氨基)鋯(IV)、四甲基丙烯酸鋯雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅正丙醇鋯、六氟-乙酰丙酮鋯、乙酰丙酮鋯雙(正丁基環戊二烯基)二氯化鋯、環戊二烯基三氯化鋯、四(二甲氨基)鋯、1.1.1.-三氟乙酰丙酮鋯、五甲基環戊二烯基三氯化鋯(IV)、四乙氧基鋯四(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)鋯中的至少一種；和/或

所述有機鉿化物包括雙環戊二烯基或雙(甲基環戊二烯基)二氯化鋯、異辛酸鋯、2-乙基己酸鋯、二氯二茂鋯、四芐基鋯四(乙基甲基氨基)鋯(IV)、乙酰丙酮鉿、三氟甲烷磺酸鉿(IV)中的至少一種；和/或

所述釔的化合物包括異丙醇釔(III)、三氟甲磺酸釔(III)，硝酸釔，(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)釔中的至少一種；和/或

所述鈰的化合物包括碳酸鈰(III)、硝酸鈰、醋酸鈰(III)、草酸鈰、三氟甲磺酸鈰中的至少一種；和/或

所述納米碳纖維的直徑為30-400nm,長度為2μm-500μm；和/或

所述造孔劑包括納米炭黑、PS微粉末、PMMA微粉末中的至少一種，所述造孔劑的微觀形狀為樹枝狀、球狀、片狀中的至少一種；所述造孔劑的粒徑為0.05μm-10μm。

4.如權利要求1所述的催化電極，其特征在于：所述催化層的厚度為0.02μm-0.3μm。

5.如權利要求1所述的催化電極，其特征在于：所述鉑的化合物包括鉑的羰基絡合物、二乙烯基二氯合鉑、四氨合硝酸鉑、二亞硝基二氨鉑、雙(氰苯)二氯鉑(II)、四氯合鉑四氨合鉑酸鹽、雙(三叔丁基膦)鉑(0)、乙酰丙酮鉑(II)、四(三苯基膦)鉑、順-二氯二(二乙基硫醚)鉑(II)、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷鉑(0)中的至少一種；和/或

所述納米炭黑的形狀為樹枝狀、球狀、片狀中的至少一種；所述納米炭黑的粒徑為80nm-500nm。

6.一種催化電極的制備方法，其特征在于，用于制備如權利要求1-5任一項所述的催化電極；所述催化電極的制備方法包括如下步驟：

將質量分數為10％-20％的有機鋯化物，0.3％-2.8％的有機鉿化物，1.0％-4.2％的釔、鈰的化合物、3％-5.5％的納米碳纖維、2.5％-8.0％的納米炭黑分散于70％的有機溶劑配置成陶瓷漿料；

將所述漿料涂覆于所述基板上，經過干燥、煅燒、燒結處理得到負載于所述基板的陶瓷薄膜層；

將質量分數為2.5％-18％的有機鉑化合物、3.5％-20％的納米炭黑，4.5％-12％的有機粘接劑，0.5％-2.0％的分散劑分散于質量分數為35％-60％的有機溶劑配置成的催化漿料負載于所述陶瓷薄膜層，經干燥、煅燒、燒結處理得到所述催化電極。

7.如權利要求6所述的催化電極的制備方法，其特征在于：所述陶瓷薄膜層的燒結處理為激光活化燒結處理。

8.如權利要求6所述的催化電極的制備方法，其特征在于：所述催化漿料的負載方式為浸涂法；

所述催化漿料的燒結方式為微波燒結。

9.一種固體燃料電池，其特征在于：包括權利要求1-5任一所述的催化電極。