[發明專利]一種固體高分子型燃料電池用催化劑及其制造方法

有效

• 申請號: 202011059486.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112186199B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 鄧翔;裴曉東;陳杰;駱艷華
• 申請（專利權）人: 中鋼集團南京新材料研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/92;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 郭大美

1.一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：步驟為：

（1）金屬團簇的生成：將金屬鹽分散于穩定劑中，加入還原劑反應至生成穩定的金屬團簇，得到前體溶液，其中金屬鹽主要為水溶性含鉑物質，還包括釕鹽、金鹽、鈷鹽、鎳鹽、錳鹽、銅鹽、銀鹽中的一種或多種；

（2）金屬團簇的聚合：將載體于步驟（1）的前體溶液中浸漬一段時間，使得金屬團簇在載體表面聚合，得到濕粉體分散液；

（3）金屬納米晶的擔載：將步驟（2）中的濕粉體分散液在50~180℃下反應0.1~10 h，使得金屬團聚定型生長為金屬納米晶，并擔載在碳載體上，經洗滌、干燥后得到催化劑，其中，所述催化劑的含水量為1~10 wt%，催化劑包括高比表面的載體和負載在載體上的金屬納米晶，所述金屬納米晶為含鉑金屬納米顆粒，所述載體的表面含氧官能團量為3~10 wt%，所述含氧官能團包括羥基、羧基、羰基、硝基中的一種或多種；所述含鉑金屬納米顆粒包括主催化金屬鉑和助催化金屬，所述助催化金屬包括釕、金、鈷、鎳、錳、銅、銀中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：所述載體為碳載體，所述碳載體為還原氧化石墨烯、短碳納米管、爐黑或科琴黑，所述碳載體的比表面為200~1000 m²/g。

3.根據權利要求1所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：所述含鉑金屬納米顆粒的粒徑為2~8 nm。

4.根據權利要求3所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：主催化金屬鉑和助催化金屬的摩爾比為（1~3）：1。

5.根據權利要求1所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：所述含鉑金屬納米顆粒占催化劑總質量的10~70 wt%。

6.根據權利要求1所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）在常溫常壓下的反應時間為0.5~10 h；步驟（2）浸漬時間為1-25 h。

7.根據權利要求6所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述水溶性含鉑物質為氯鉑酸、氯鉑酸鈉或硝酸鉑；所述穩定劑包括乙醇、乙二醇、丙三醇、異丙醇、乙二胺、水中的一種或多種；所述還原劑包括乙二胺四乙酸、檸檬酸鈉、硼氫化鈉、抗壞血酸、甲酸、鼓泡氫氣中的一種或多種。

8.根據權利要求7所述的一種固體高分子型燃料電池用催化劑的制備方法，其特征在于：各原料及其質量份數為：

金屬鹽 1份；

穩定劑 0.5~1.5份；

還原劑 0.3~0.8份；

載體 0.1~1.2份。