一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法技术

本发明专利技术提出一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法，通过金属源与油胺和三辛基膦热处理后，滴加贵金属盐干燥形成球状纳米颗粒，真空预烧还原使含有有机相的纳米颗粒负载在石墨电极表层同时去除有机相，在电化学处理过程中通过铜的欠电位沉积在电极表层形成单原子层的铜，最后通过氯铂酸钾浸泡使铂对铜进行置换，形成过渡金属‑贵金属‑铂的多层核壳结构，最后通过碳负载获得所需的催化剂。本发明专利技术通过铜的欠电位沉积形成单原子层被铂替代，可以有效控制铂层的厚度，其表面的催化活性位点未受到影响，在保证催化性能的同时，降低了催化剂的制造成本，克服了低铂载量催化剂难以控制铂表层厚度以及表面活性位点减少的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法
本专利技术涉及燃料电池材料领域，具体涉及一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂及制备方法。
技术介绍
由于对于传统的化石燃料不可再生，且使用过程中造成的环境污染严重，寻求环保型的再生能源是21世纪人类面临的严峻的任务。质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC))采用高分子膜作为固态电解质，具有高功率密度、高能量转换效率、低温启动、无污染、体积轻巧等特点，特别适合于作为可移动动力源。PEMFC主要由端板、双极板和膜电极等部件构成。膜电极是PEMFC的核心部件，主要由催化层、气体扩散层和质子交换膜构成。其中，位于质子交换膜两侧的催化层主要进行反应物的传输、反应物在电化学活性位的界面反应、质子和电子传导以及反应产物的排出等重要过程，是PEMFC进行电化学反应的重要场所。如何制备高活性、长寿命、价格低廉的电催化剂一直是PEMFC催化剂研究的焦点。质子交换膜燃料电池的电极催化剂是一种多相的，负载型贵金属催化剂。贵金属催化剂，是指铂、钯、铑、银、钌等贵金属为活性组分的催化剂。贵金属催化剂的特点是，它们的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属复合颗粒负载于碳的复合体，所述金属复合颗粒为过渡金属‑贵金属‑铂的多层核壳结构，所述过渡金属内核的粒径为10‑80 nm，所述中间层贵金属层厚度为0.1‑2 μm，所述最外层铂层的厚度0.5‑1.1 nm。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属复合颗粒负载于碳的复合体，所述金属复合颗粒为过渡金属-贵金属-铂的多层核壳结构，所述过渡金属内核的粒径为10-80nm，所述中间层贵金属层厚度为0.1-2μm，所述最外层铂层的厚度0.5-1.1nm。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂，其特征在于，所述过渡金属为Cr、Ni、Co、Mn、Mo金属中的一种，所述贵金属层为Ag、Au或Pd金属中的一种。3.如权利要求1所述的一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂，其特征在于，所述金属复合颗粒的负载率为10-15wt%。4.权利要求1-3任一项所述一种用于燃料电池的超低铂含量催化剂的制备方法，其特征在于，采用过渡金属盐和贵金属盐为原料，具体制备步骤如下：（1）按摩尔比例份称取过渡金属盐0.6-0.7份、贵金属盐0.3-0.4份、硫酸铜0.1-0.2份、稀硫酸5-8份、氯铂酸钾0.5-1.5份、油胺6-15份、三辛基膦18-30份、有机溶剂55-70份、去离子水适量待用；（2）将贵金属盐溶于去离子水中，得到摩尔浓度为0.2-3.1mol/L的贵金属离子溶液，再将过渡金属盐与油胺和三辛基膦均匀混合后，室温下开始升温，升温至180-270℃，保温2-3min形成悬浊液，滴加贵金属盐溶液，搅拌均匀，保温0.5-1.5h，形成复合悬浊液；（3）将所述复合悬浊液置于气流速度为0.5-2m/min气流中，使悬浊液冷却至室温，冷却后使用离心机对悬浊液进行离心处理，离心机转速为600-1000rpm，离心2-5min，经过干燥后获得球状纳米颗粒；（4）将所述球状纳米颗粒涂覆在石墨电极表层，经过真...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，廖健淞，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51