[發明專利]一種燃料電池電極用鉑金催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010119105.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111313036B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 王艷艷;徐正華
• 申請（專利權）人: 安徽正潔高新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 蘇州根號專利代理事務所(普通合伙) 32276
• 代理人: 仇波

本發明涉及一種燃料電池電極用鉑金催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1、含鉑共聚物的制備；步驟S2、石墨烯負載：將經過步驟S1制成的含鉑共聚物加入到分散于石墨烯的有機溶劑中，在60?80℃下攪拌反應4?8小時，后旋蒸除去有機溶劑，得到石墨烯負載含鉑共聚物；步驟S3、離子交換；步驟S4、還原。本發明還公開了根據所述燃料電池電極用鉑金催化劑的制備方法制備得到的燃料電池電極用鉑金催化劑。本發明公開的燃料電池電極用鉑金催化劑催化效率高，能有效控制催化劑中毒，性能穩定性好。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種燃料電池電極用鉑金催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著全球工業化進程的推進，地球上可用資源日趨短缺，因此可重復利用，對環境友善以及能源轉化效率高的新能源技術，已經成為各國工業和學術界共同追求的目標。正是在這種形勢下燃料電池應運而生，其因低污染、高能源轉換效率，成為近年來最受矚目的新能源技術。

燃料電池是一種能夠直接將化學能轉化為電能的清潔能源轉換裝置，通常由電極、固態電解質隔膜和和外部電路構成。其中，電極是燃料電池的關鍵部件之一，其性能是決定燃料電池能量轉換效率、循環使用壽命和正常工作安定性。目前常見的燃料電池電極材料包含鉑金催化劑，然而，由于鉑的稀缺性和價格昂貴性，造成燃料電池制作成本居高不下，且現有技術中的鉑金催化劑易出現催化劑中毒，從而失去催化活性，催化穩定性不佳的技術問題。

申請號為201510156385.5的中國發明專利涉及一種可用于甲酸、甲醇、乙醇等液體燃料電催化氧化反應的碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑及其制備方法。一種碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑，該催化劑以碳納米顆粒為載體，以納米顆粒鉑、金、銅為負載金屬，其中，鉑與金的原子比為1:1，銅原子與鉑原子的原子比為0.5:1-8:1，鉑、金、銅納米顆粒質量之和占總催化劑質量的10％-60％。本發明還涉及該催化劑的具體制備方法。本發明工藝簡單，操作簡便，適合大規模制備碳負載型燃料電池用催化劑材料。然而，其包含金，成本太高，不適合商業化生產。

因此，開發一種能有效控制催化劑中毒，催化活性高，性能穩定好，制備成本較低廉的燃料電池電極用鉑金催化劑符合市場需求，具有廣泛的市場價值和應用前景，對促進燃料電池電極用催化劑行業的發展具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足而提供一種燃料電池電極用鉑金催化劑及其制備方法，該制備方法簡單易行，對反應條件和設備的要求不高，制備成本較低，制備效率和成品合格率高，適合規模化生產，實現了經濟效益、社會效益和生態效益三者的統一；通過這種制備方法制備得到的燃料電池電極用鉑金催化劑催化效率高，能有效控制催化劑中毒，性能穩定性好。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種燃料電池電極用鉑金催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、含鉑共聚物的制備：將六氟乙酰丙酮鉑(II)、乙烯基三乙氧基硅烷、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑、聚乙二醇單烯丙基醚、引發劑加入到高沸點溶劑中，在氮氣或惰性氣體氛圍70-80℃下攪拌反應3-5小時，后旋蒸除去溶劑，得到含鉑共聚物；

步驟S2、石墨烯負載：將經過步驟S1制成的含鉑共聚物加入到分散有石墨烯的有機溶劑中，在60-80℃下攪拌反應4-8小時，后旋蒸除去有機溶劑，得到石墨烯負載含鉑共聚物；

步驟S3、離子交換：將經過步驟S2制成的石墨烯負載含鉑共聚物浸泡于含有氯鉑酸、氯鈀酸、氯銅酸的乙醇溶液中，在60-80℃攪拌反應3-5小時，后取出，并用乙醇洗滌3-6次，再旋蒸除去乙醇，最后置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到中間產物；