本发明专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，将Pt的前躯体均匀附着到石墨烯上，然后通入还原剂的蒸气与催化剂前躯体发生反应，制备出金属粒子高度分散、粒径均匀的纳米催化剂。该催化剂对甲醇电催化氧化不仅活性高、抗中毒能力强，而且表现出很强的稳定性。本发明专利技术制备过程操作简便，节能，环保。制备催化剂可用作包括直接甲醇燃料电池在内的一系列质子交换膜燃料电池的催化剂。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，将Pt的前躯体均匀附着到石墨烯上，然后通入还原剂的蒸气与催化剂前躯体发生反应，制备出金属粒子高度分散、粒径均匀的纳米催化剂。该催化剂对甲醇电催化氧化不仅活性高、抗中毒能力强，而且表现出很强的稳定性。本专利技术制备过程操作简便，节能，环保。制备催化剂可用作包括直接甲醇燃料电池在内的一系列质子交换膜燃料电池的催化剂。【专利说明】
本专利技术涉及燃料电池催化剂制备方法，特别涉及一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池属于低温燃料电池领域，具有洁净、安全、高效等特点。但由于催化剂Pt的成本高、抗中毒能力弱，导致活性稳定性差，限制了质子交换膜燃料电池的大规模应用。针对此，研宄人员通过改进传统制备催化剂的方法提高催化剂的活性。浸渍法是一种非常传统的制备贵金属催化剂的常用方法，但是需要在250°C左右用氢气还原，操作比较繁琐，金属粒径范围较宽，而且存在安全隐患。化学还原法是另一种使用较多的负载型Pt和Pt多组元催化剂的制备方法。在混合溶液体系，用硼化物、多醇、甲醛和甲酸作为还原剂，在一定温度下还原，该方法的缺点是需要大量的溶剂和过量的还原剂，不仅增加后处理的成本，而且还造成环境污染。因此，需要寻找简单有效的制备方法来制备催化剂，提高催化剂的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备过程简单、环境污染小的质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，该方法制备得到的催化剂活性高、贵金属利用率高、抗中毒能力强、稳定性好。 本专利技术目的是通过以下技术方案来实现的: 一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法包括如下步骤: I)将Pt的前躯体吸附在石墨烯上，干燥，除去体系中的溶剂； 2)将吸附有前躯体的石墨烯置于110?180°C下，利用还原剂甲醛或甲酸的蒸气与Pt的前躯体反应1.5?2.5h ; 3)反应完毕后，室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水清洗，除去催化剂中氯离子，真空干燥，质子交换膜燃料电池阴极催化剂。 所述石墨稀通过如下方法制得:将1.0g石墨和1.0g的NaNO3加至46ml浓度为98%的H2SO4溶液中，冰浴机械搅拌20min后缓慢加入6.0g的KMnO 4和80ml 二次蒸馏水，控制温度为80±5°C，继续搅拌30min后，再向反应体系中加入200ml 二次蒸馏水并缓慢加入6ml质量分数30wt% H2O2溶液，趁热过滤，用二次蒸馏水清洗至滤液为中性，将所得产物分散到500ml 二次蒸馏水中，超声波功率为150W?200W，超声3h即制得均匀分散的单片石墨稀。 所述Pt的前躯体在石墨稀上的吸附步骤:10mg石墨稀超声分散于1.0ml?2ml去离子水中，加入H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，还原后Pt的重量负载量为0.5%?20%。 本专利技术所合成的纳米颗粒分散性好，大小均匀，对甲醇的电氧化表现出明显的活性高，稳定性好，抗催化氧化甲醇中间产物能力强的特点，而且制备过程操作简单，还原剂可以重复使用，节能又环保。 本专利技术所制备的产品可用于包括直接甲醇燃料电池在内的一系列质子交换膜燃料的催化剂。 【具体实施方式】 实施例1 将1.0g石墨和1.0gNaNO3加至46ml浓度为98 %的H 2S04溶液中，冰浴机械搅拌20min后缓慢加入6.0g的謂叫和80ml 二次蒸馏水，控制温度为80±5°C，继续搅拌30min后，再向反应体系中加入200ml 二次蒸馏水并缓慢加入6ml质量分数30wt% H2O2溶液，趁热过滤，用二次蒸馏水清洗至滤液为中性，将所得产物分散到500ml 二次蒸馏水中，超声波功率为150W?200W，超声3h即制得均匀分散的单片石墨烯。 将10mg的石墨烯超声分散于1.5ml去离子水中，加入13.3ul Pt的含量为37.67ug/ul的H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，干燥，出去上述体系中的溶剂。在110°C下，通入相同温度的甲醛蒸气与吸附在石墨烯上的H2PtCl6反应2.0h。室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水多次清洗催化剂，50°C真空干燥12h，得到Pt的担载量为0.5wt%的质子交换膜燃料电池催化剂。 实施例2 石墨烯的制备同实施例1 将10mg的石墨烯超声分散于1.5ml去离子水中，加入13.3ul Pt的含量为37.67ug/ul的H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，干燥，出去上述体系中的溶剂。在145°C下，通入相同温度的甲醛蒸气与吸附在石墨烯上的H2PtCl6反应1.5h。室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水多次清洗催化剂，50°C真空干燥12h，得到Pt的担载量为0.5wt%的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。 实施例3 石墨烯的制备同实施例1 将1mg的石墨烯超声分散于1.5ml去离子水中，加入66.4ul Pt的含量为37.67ug/ul的H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，干燥，出去上述体系中的溶剂。在180°C下，通入相同温度的甲酸蒸气与吸附在石墨烯上的H2PtCl6反应1.5h。室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水多次清洗催化剂，50°C真空干燥12h，得到Pt的担载量为20wt%的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。 实施例4 石墨烯的制备同实施例1 将1mg的石墨烯超声分散于1.5ml去离子水中，加入29.5ul Pt的含量为37.67ug/ul的H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，干燥，出去上述体系中的溶剂。在110°C下，通入相同温度的甲酸蒸气与吸附在石墨烯上的H2PtCl6反应2.0h。室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水多次清洗催化剂，50°C真空干燥12h，得到Pt的担载量为1wt %的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。【权利要求】1.一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将Pt的前躯体吸附在石墨烯上，干燥，除去体系中的溶剂； 2)将吸附有前躯体的石墨烯置于110?180°C下，利用还原剂甲醛或甲酸的蒸气与Pt的前躯体反应1.5?2.5h ; 3)反应完毕后，室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水清洗，除去催化剂中氯离子，真空干燥，质子交换膜燃料电池阴极催化剂。2.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述石墨稀通过如下方法制得:将1.0g石墨和1.0g的NaNO3加至46ml浓度为98%的H2SO4溶液中，冰浴机械搅拌20min后缓慢加入6.0g的KMnO 4和80ml 二次蒸馏水，控制温度为80±5°C，继续搅拌30min后，再向反应体系中加入200ml 二次蒸馏水并缓慢加入6ml质量分数30wt % H2O2溶液，趁热过滤，用二次蒸馏水清洗至滤液为中性，将所得产物分散到500ml 二次蒸馏水中，超声波功率为150W?200W，超声3h即制得均匀分散的单片石墨烯。3.如权利要求1所述一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述Pt的前躯体在石墨稀上的吸附步骤:10mg石墨稀超声分散于1.0ml?2ml去离子水中，加入H2PtCl6.6H20水溶液，混匀，还原后Pt的重量负载量为0.5%?20%。【文档编号】B01J23/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将Pt的前躯体吸附在石墨烯上，干燥，除去体系中的溶剂；2)将吸附有前躯体的石墨烯置于110～180℃下，利用还原剂甲醛或甲酸的蒸气与Pt的前躯体反应1.5～2.5h；3)反应完毕后，室温冷却，用无水乙醇、蒸馏水清洗，除去催化剂中氯离子，真空干燥，质子交换膜燃料电池阴极催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：银凤翔，李国儒，何小波，
申请(专利权)人：北京化工大学常州先进材料研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。