一种铂系催化剂的前驱体制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铂系催化剂的前驱体制备方法，该方法采用阳离子交换树脂为制备过程的载体，采用两步离子交换法，并以炭黑为载体制备无Cl-，SO42-，NO3-的铂系催化剂前驱体。与现有技术相比，本发明专利技术制备过程简单，无环境污染，生产成本更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池
，涉及一种笛系催化剂的前驱体制备方法。
技术介绍
目前，在燃料电池领域，质子交换膜燃料电池（PEMFC)已成为世界上许多国家研 究发展的一项技术。PEMFC燃料电池电极通常W固态质子交换膜作电解质，在膜或膜支撑层 的阴、阳两面喷设有带有笛等催化剂，组成MEA(membraneelectrodeassembly)。送类带有笛等催化剂的电极，可W将燃料如氨气，甲醇等，同氧气分别直接在电极 的阴阳两极发生反应，电极会产生电能，同时排出物为&0。燃料电池转化效率比较高，一般 可W达到50%，远高于内燃机的转化效率（20% -30% )。在PEMFC燃料电池中，影响发电性能的因素，除膜的影响因素外，另一个重要的影 响因素就是笛催化剂。笛是贵金属，成本较高。而现在为降低成本，提高笛的利用率，通常 采用W炭为担体，设计制成高分散性、高担载量炭载笛的方法，送种制备方法的技术要求较 高，而作为担体的炭，其制备过程也非常关键。 实际应用的燃料电池炭载笛电催化剂，笛担载量一般高达20%W上，较通常化工 用的担载型催化剂（笛担载量低于5%)的制备难度要大很多。在燃料电池的炭载笛催化 剂中，笛纳米颗粒的粒径大小、粒径分布及杂质含量对催化剂的电催化性能和稳定性有很 大的影响，尤其是在C1存在时会有很大影响。同时，如果制备的催化剂前驱体的阴离子含 有SO42、N03时，U在催化剂制备过程中需要有繁琐的清洗步骤，送会大大增加催化剂的制 备成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种笛系催化剂 的前驱体制备方法。本专利技术的目的可W通过W下技术方案来实现；一种笛系催化剂的前驱体制备方 法，其特征在于，该方法包括W下步骤： (1)将阳离子交换膜浸溃在笛盐溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为 5~24h得到树脂膜；[000引 似将步骤（1)所得树脂膜浸溃于酸或碱的己醇溶液中，在常温条件下进行离子 交换，浸溃时间为5~24h; (3)将步骤（2)所得溶液过滤，收集白色沉淀物，并进行减压干燥，得到不含α-的 笛催化剂的前驱体白色粉末。 所述的笛盐溶液为质量浓度在0. 1~5%的Cl2水溶液，所述的阳离子 交换膜为全氣礙酸根树脂膜。 所述的酸或碱的己醇溶液的质量浓度为0.1~1%，其含有的阴离子基团为CH3COO、C2O42、HC00、CO32、肥〇3或 0H-中的一种。[001引步骤（3)所述的减压干燥的温度为80~100。压力为0. 5~0. 9atm。 步骤（3)所得到的前驱体白色粉末不需再进行清洗，溶于去离子水中配成质量浓 度为5. 78 %~7. 39 %的溶液，并向所配溶液中加入炭黑载体，溶液中炭黑载体质量浓度控 制为5. 26%~5. 35%，低温热解干燥后，得到笛催化剂。 所述的低温热解是在100~600°C的空气氛围中热处理0. 5~化。 所述的低温热解的温度为100~400°C。 所述的低温热解的温度为150~30(TC。 本专利技术的催化剂前躯体的清洗，优选制备用水溶性的而非有机溶剂性的前驱体， W便对环境友好。 本专利技术的催化剂前躯体采用低温热分解的催化剂制备过程，无需还原剂还原的催 化剂前驱体。热分解温度优选600-10(TC，再优选400-10(TC，最优选300-15(TC。 本专利技术的催化剂前躯体优选制备前驱体阴离子基团替代C1，S〇42，N03的基团为 CH3COO、C2O42，更优选为肥00、CO32、肥〇3，最优选为0H。 本专利技术的催化剂前躯体优选制备过程中，采用阳离子交换树脂为制备过程载体， 优选颗粒状阳离子交换树脂，考虑到清洗干燥，更优选阳离子交换膜，考虑到耐酸碱环境的 反复使用，最优选全氣礙酸根树脂膜。 与现有技术相比，本专利技术具有W下特点： 1.同常规笛系催化剂的制作工艺相比，保持了工艺的简单性，但是提高了催化率 利用率； 2.催化剂前躯体的清洗，优选制备用水溶性的而非有机溶剂性的前驱体，W便对 环境友好；3.催化剂前躯体采用低温干燥，优选能够通过低温热分解的催化剂制备工艺，热 分解温度低；[002引 4.催化剂前躯体优选阴离子基团替代C1，S042，N03的基团为CH3COO、C2042，更 优选为肥00、C032、肥03，最优选为0H; 5.催化剂前躯体优选制备过程中，采用阳离子交换树脂为制备过程载体，优选颗 粒状阳离子交换树脂，考虑到清洗干燥，更优选阳离子交换膜，考虑到耐酸碱环境的反复使 用，最优选全氣礙酸根树脂膜；6.由于选材合理、工艺简单，成本会大幅度的降低； 7.由于笛系催化剂前躯体的制作，保证笛在担载体上的分布和结合更合理，对于 保持电极运行的稳定性起到一定的作用；8.采用两步离子交换法制备笛系催化剂的前驱体； 9.本专利技术是不含C1的笛系催化剂前驱体，不会残留于最终产品中，无需在生产过 程中增加繁琐的清洗步骤，节约水资源，避免了最终成品使用中的α-对催化剂寿命的影 响； 10.本专利技术采用的是低温热分解催化剂制备过程，无需还原剂还原催化剂前驱体， 适用于低成本的大规模生产。【具体实施方式】 实施例1 将市售化(畑3)4]化溶解在去离子水中配置成质量浓度为1 %的溶液，将no克 市售杜邦化fi〇n211膜化型）置于所配溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为 1化；将浸溃后的含有2+离子的化fi〇n211膜用去离子水反复清洗，阴干，并浸溃 于质量浓度为0. 5%的H2C2O4己醇溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为12h; 浸溃完成后，过滤溶液，收集白色沉淀物，并在9(TC条件下进行减压干燥，得到不含α-笛 催化剂的前驱体白色粉末；将制得的0. 726g白色粉末溶于10ml去离子水中配成溶液，并 向所配溶液中加入0.6g的市售炭黑载体（上海河森公司的催化剂载体炭黑前驱体，型号 HRAOOO)，干燥后，在25(TC的空气氛围中热处理比，制成笛催化剂。[00对 实施例2化溶解在去离子水中配置成质量浓度为1%的溶液，将110克 市售杜邦化fi〇n211膜化型）置于所配溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为 1化；将浸溃后的含有2+离子的化fi〇n211膜用去离子水反复清洗，阴干，并浸溃 于质量浓度为0. 5%的CH3COOH己醇溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为12h; 浸溃完成后，过滤溶液，收集白色沉淀物，并在9(TC条件下进行减压干燥，得到不含α-笛 催化剂的前驱体白色粉末；将制得的0. 783g白色粉末溶于10ml去离子水中配成溶液，并 向所配溶液中加入0.6g的市售炭黑载体（上海河森公司的催化剂载体炭黑前驱体，型号 HRAOOO)，干燥后，在25(TC的空气氛围中热处理比，制成笛催化剂。实施例3化溶解在去离子水中配置成质量浓度为1%的溶液，将no克 市售杜邦化fi〇n211膜化型）置于所配溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为 1化；将浸溃后的含有2+离子的化fi〇n211膜用去离子水反复清洗，阴干，并浸溃 于质量浓度为0. 5%的胞肥〇3己醇溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸溃时间为12h; 浸溃完成后，过滤溶液，收集白色沉淀物，并在9(TC条件下进行减压干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铂系催化剂的前驱体制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将阳离子交换膜浸渍在铂盐溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸渍时间为5～24h得到树脂膜；(2)将步骤(1)所得树脂膜浸渍于酸或碱的乙醇溶液中，在常温条件下进行离子交换，浸渍时间为5～24h；(3)将步骤(2)所得溶液过滤，收集白色沉淀物，并进行减压干燥，得到不含Cl‑的铂催化剂的前驱体白色粉末。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄启华，贾国忠，
申请(专利权)人：上海河森电气有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31