The silver / platinum nano catalyst modified Nafion composite membrane and the preparation method relate to the Nafion composite membrane. The Nafion composite membrane consists of a Nafion membrane and a silver/platinum bimetallic nanocatalyst. The catalyst is supported on the Nafion membrane and the catalyst is directly grown on the Nafion membrane. Nafion_Na+ membrane with Na ion on the surface was prepared by immersing Nafion_Na+ membrane in sodium salt solution; Nafion_Na+ membrane with Ag ion on the surface was obtained by immersing Nafion_Ag+ membrane in silver salt solution; Nafion_Ag+ membrane with Ag ion on the surface was immersed in the mixture of surfactant and reductant, and the mixture was heated by adding reaction initiator. Nafion_Ag-type films with Ag nanoparticles on the surface were prepared, and Nafion_Ag-type films were immersed in platinum salt solution to prepare Ag/Pt nanocatalyst modified Nafion composite films.
【技术实现步骤摘要】
银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜及制备方法
本专利技术涉及Nafion复合膜,尤其是涉及银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜及其制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转变成为电能的能量转化装置。由于其具有能量转化率高、运行时的污染物少、噪音微弱等优点,被认为是新能源汽车动力的发展方向之一。然而,燃料电池的关键部件之一膜电极组件(membraneelectrodeassembly,MEA)的造价十分昂贵,并且存在着输出功率不高、稳定性差等缺点,很大程度上阻碍了燃料电池的大规模应用。MEA的造价之所以高昂,是因为其中使用了催化燃料电池电极反应的贵金属铂催化剂,而现今的铂催化剂对燃料电池阴极发生的氧气还原反应的催化活性不强,需要在MEA中大量使用铂催化剂才能保证MEA的输出功率满足实际应用的需求,这大大提高了MEA的成本。这一问题的解决思路有两类,一类是改良铂催化剂,在降低铂金属用量的同时提高铂金属的本征催化活性,如M.Markovic发表在Science上的论文(Science,2007,315:493-497)报道了电催化活性远高于Pt单晶材料的Pt3Ni合金材料;Tao等人发表的JournalofPowerSources论文(JournalofPowerSources,2017,365:17-25)报道了氧还原催化活性高于商业化Pt/C催化剂的Ag/Pt双金属催化剂。另一类是改良MEA的制备工艺,让MEA中的催化层结构更适于催化气体的反应。如将金属催化剂直接沉积在Nafion膜上的真空溅射法、化学沉积法和电化学沉积法等。 ...
【技术保护点】
1.银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜,其特征在于设有Nafion膜和银/铂双金属纳米催化剂,所述银/铂双金属纳米催化剂负载于Nafion膜上,Pt负载量可调控,所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜以银/铂双金属材料为催化剂,银/铂双金属纳米催化剂直接生长在Nafion膜上。
【技术特征摘要】
1.银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜,其特征在于设有Nafion膜和银/铂双金属纳米催化剂,所述银/铂双金属纳米催化剂负载于Nafion膜上,Pt负载量可调控,所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜以银/铂双金属材料为催化剂,银/铂双金属纳米催化剂直接生长在Nafion膜上。2.如权利要求1所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜,其特征在于所述银/铂双金属纳米催化剂的尺寸为4~300nm。3.如权利要求1所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜,其特征在于所述Nafion膜的厚度为25~200μm。4.如权利要求1~3所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:1)将Nafion膜浸泡于钠盐溶液中,得表面接有Na离子的Nafion-Na+型膜;2)将Nafion-Na+型膜浸泡于银盐溶液中,得表面接有Ag离子的Nafion-Ag+型膜;3)将Nafion-Ag+型膜浸入表面活性剂和还原剂的混合液中,将混合液加热,再加入反应引发剂反应,得表面生长Ag纳米颗粒的Nafion-Ag型膜;4)将Nafion-Ag型膜浸泡于铂盐溶液中,得银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜,即表面生长Ag/Pt双金属纳米催化剂的Nafion-Ag/Pt型膜。5.如权利要求4所述银/铂纳米催化剂修饰的Nafion复合膜的制备方法,其特征在于在步骤1)中,所述钠盐溶液所用的钠盐选自硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氯化钠中的一种;所述钠盐的质量浓度为0.000~1.000M;钠...
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