[發明專利]一種高活性燃料電池用雙金屬PtSn/C催化劑及其制備與應用

有效

• 申請號: 202011484721.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112599797B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李巧霞;朱志強;劉峰;謝勝男;陳溢;李林科
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

本發明涉及一種高活性燃料電池用雙金屬PtSn/C催化劑及其制備與應用。制備方法具體包括以下步驟：(a)將Pt(acac)₂和CTAB加入到油胺中并超聲攪拌，后加入W(CO)₆和SnCl₂·2H₂O形成反應體系進行加熱反應，得到雙金屬PtSn材料；(b)待反應體系降至室溫后，將步驟(a)得到的雙金屬PtSn洗滌后負載到活性炭上，再經后處理得到雙金屬PtSn/C催化劑。與現有技術相比，本發明制得的催化劑具有高催化活性和良好的穩定性，可用作直接甲醇燃料電池陽極催化劑，制備過程簡單。

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，具體涉及一種高活性燃料電池用雙金屬PtSn/C催化劑及其制備與應用。

背景技術

全球氣候變化和儲存量連續減少的礦物燃料資源使得發展新的替代能源成為現代社會的一個迫在眉睫的重要任務。直接醇類燃料電池不受限于卡諾循環，憑借高能量轉換效率、便攜性和可使用多種燃料的操作靈活性吸引了研究人員的廣泛關注。燃料電池中最重要的組件是催化劑，目前這類電池采用的催化劑依然是貴金屬Pt，盡管Pt已被廣泛用作甲醇氧化的電催化劑，但是仍存在一些缺點，包括稀缺性、高成本和較差的操作耐久性。

專利CN111162287A公開了一種催化劑及其制備方法和應用，所述催化劑包括石墨烯基載體和負載在所述石墨烯基載體上的Pt基合金，所述Pt基合金為Pt和金屬M的合金，所述金屬M選自Pd、W、Sn、Au、Ni、Cr和Co中的至少一種，所述石墨烯基載體定向排列，所述石墨烯基載體與所述Pt基合金的質量比為2～4；所述Pt與所述金屬M的摩爾比為1～3。該專利將石墨烯基載體前體、Pt前體和Pd前體分散于還原劑中，混合均勻，得混合液。調節所述混合液的pH至10～14，在無氧條件下，對所述混合液施加電場，同時將所述混合液加熱至100℃～140℃，反應完成后，得到所述催化劑。而本發明使用簡單的溶劑熱法，不需要調節pH和施加電場，一步合成具有均勻納米線結構的催化劑，同時因為Sn的價格比Pd更低，所以本發明合成的催化劑成本更低。

發明內容

本發明的目的就是提供一種高活性燃料電池用雙金屬PtSn/C催化劑及其制備與應用，催化劑具有高催化活性和良好的穩定性，顯著地提高了Pt基材料對乙醇的電催化氧化活性和催化穩定性，同時抗CO中毒能力提高，該催化劑可用作直接甲醇燃料電池陽極催化劑，且制備過程簡單安全。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種高活性燃料電池用雙金屬PtSn/C催化劑的制備方法，所述制備方法具體包括以下步驟：

(a)將Pt(acac)₂和CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)加入到油胺中并超聲攪拌，后加入W(CO)₆和SnCl₂·2H₂O形成反應體系進行加熱反應，得到雙金屬PtSn材料，呈納米線結構，其中，Pt(acac)₂和SnCl₂·2H₂O作為提供Pt和Sn元素的前驅體，CTAB作為表面活性劑，油胺作為溶劑和表面活性劑，W(CO)₆作為還原劑，起還原作用的是CO，CTAB和油胺相輔相成，在兩者的共同作用下，Pt(acac)₂和SnCl₂·2H₂O中的Pt和Sn元素才能最終形成納米線結構；

(b)待反應體系降至室溫后，將步驟(a)得到的雙金屬PtSn材料洗滌后負載到活性炭上，再經后處理得到雙金屬PtSn/C催化劑，其中，W元素在洗滌中已經洗掉，所以最后得到的催化劑中并未出現W元素。