[發明專利]一種氫燃料電池催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210925144.2
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115101767A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張上云;楊金;蔣頡;全小龍;王一帆;孫馨越;李新華;賈莉偉
• 申請（專利權）人: 無錫威孚環保催化劑有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 沈燕;曹祖良

1.一種氫燃料電池催化劑，其特征在于：所述氫燃料電池催化劑包括載體，所述載體為富勒烯，所述富勒烯表面負載PtAu合金，所述PtAu合金表面負載Pt。

2.一種氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

S1、載體破碎：稱取5g富勒烯，將富勒烯加入球磨罐中，球磨處理0.5～1h后，冷卻；

S2、載體的純化：將步驟S1破碎后的富勒烯加入含二氮雜二環的1,2,3-三甲基苯溶液中，混合攪拌0.5-2h后過濾分離；

S3、載體的修飾：

S31、稱取步驟S2所得過濾后的富勒烯與強氧化性溶液混合，超聲分散、加熱攪拌0.5-2h，過濾洗滌，得到載體一；

S32、將S31過濾所得載體一加入到全氟磺酸樹脂的醇溶液中，攪拌0.5～1h后過濾分離，得到載體二；

S33、將S32分離得到的載體二干燥，得到載體三；

S4、貴金屬負載：

S41、將氯金酸和氯鉑酸溶于有機溶劑中，加入步驟S33所得的載體三，超聲混合、剪切乳化，得到混合溶液一；

S42、用堿性溶液調節步驟S41所得混合溶液一的PH至9-13得到懸濁液；

S43、將步驟S42的懸濁液加入反應釜中進行加熱還原，得到混合溶液二；

S44、將步驟S43反應后的混合溶液二冷卻降溫，靜置沉淀分離；

S45、將步驟S44所得產物過濾，并用去離子水反復洗滌至濾液電導率低于100μs/cm；

S46、將步驟S45分離得到的固態產物在60-80℃下真空干燥12-20h；

S47、將步驟S46所得產物在惰性氣氛下經800-1000℃焙燒2-8h，冷卻；

S48、將步驟S47冷卻后的產物溶于有機溶液中，加入四氯鉑酸鉀，超聲混合、剪切乳化，得到混合溶液三；

S49、用堿性溶液調節步驟S48所得混合溶液三的PH至中性得到懸濁液；

S410、將步驟S49的懸濁液過濾；

S411、將步驟S10所得產物在氫氣氣氛下焙燒還原，得到氫燃料電池催化劑。

3.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中富勒烯的摻量為1-10%，二氮雜二環的濃度為0.5-5M。

4.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S31中強氧化性溶液為鹽酸、硫酸、硝酸和過氧化氫的一種或多種，富勒烯的摻量為1-10%。

5.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S32中醇為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和異丙醇的一種或多種，全氟磺酸樹脂的摻量0.1-5%，載體一的摻量為1-10%。

6.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S41中有機溶劑為乙醇、乙二醇和異丙醇的一種或多種，氯金酸和氯鉑酸摩爾比為1:1-4，氯鉑酸濃度為1-10g/L；所述步驟S41和S48中超聲混合的時間為0.5-2h，剪切乳化的時間為0.2-1h；所述步驟S42和S49中所用的堿性溶液為0.1-1M NaOH溶液或KOH溶液。

7.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S43中加熱還原溫度為80-190℃，加熱還原時間為0.5-10min；所述步驟S45和S410中過濾采用正壓過濾或抽濾；所述步驟S47中惰性氣氛為氮氣或氬氣。

8.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S48中有機溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇和異丙醇的一種或兩種；所述步驟S48中產物的摻量為0.1-4%，四氯鉑酸鉀的濃度為1-10g/L。

9.根據權利要求2所述的氫燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S411中焙燒溫度為200-300℃，焙燒時間為2-8h。

10.根據權利要求2所述的燃料電池催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟S411中得到的氫燃料電池催化劑的貴金屬含量為40-60%。