一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法技术

本发明专利技术公开了一种结构可控的核‑壳合金电催化剂合成方法。本发明专利技术合成具有核壳合金结构的铂金属电催化剂；采用聚酰胺‑胺树形分子为模版剂，通过双金属离子依次络合和还原技术，合成聚酰胺‑胺树形分子稳定的具有核壳结构的双金属纳米粒子；核的组成是过渡金属(TM)，或过渡金属(TM)与贵金属(PGM)所形成合金核(A)；壳的组成为金属铂(Pt)；核壳的结构和组成可以通过调整各金属离子的浓度、与聚酰胺‑胺树形分子络合方式、还原剂及还原的方式和溶液pH等来实现。本发明专利技术核壳合金电催化剂还通过导电碳颗粒与聚酰胺‑胺树形分子的共价交联，克服聚酰胺‑胺树形分子聚合物弱的导电性，从而改善电催化剂的导电性。

【技术实现步骤摘要】
一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法
本专利技术属于催化剂设计制备
，尤其属于一种用于质子交换膜燃料电池的高效低贵重金属膜电极中高性能电催化剂制备方法，涉及新能源材料与在燃料电池汽车的应用领域，具体涉及一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCells，PEMFC)由于其操作温度低，通常在室温到100℃之间即可运行，安全无污染，不使用腐蚀性电解液或高温熔盐特性；并且相比较内燃机，能量密度和功率密度高，作为新一代能源技术应用前景广阔，市场潜力巨大。然而燃料电池的关键零部件--膜电极组件(MembraneElectrodeAssembly，MEA)，其关键成分电催化剂由于其较低的电化学活性和贵金属利用率，以及高昂的成本成为了质子交换膜燃料电池商业化应用的最大障碍。近十几年来，学术界和产业界开始致力于探索开发新型的电催化剂，以满足商用催化剂高效、耐久、低成本的要求。目前金属铂仍然是商业上最受青睐的燃料电池催化剂，然而，商用Pt-基催化剂由于其较低的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)采用聚酰胺-胺树形分子为模版剂，对过渡金属离子进行络合和还原、或对过渡金属和贵金属混合离子同时进行络合和还原，制备粒径稳定、分布均匀的聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子核；/n(2)将上述制备的聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子再进行至少一次铂金属离子的络合和还原，制备粒径稳定、分布均匀的聚酰胺-胺树形分子包覆金属核-铂壳合金纳米粒子；/n(3)将导电炭黑研磨，粒径小于1微米，依次经酸化和酯化预处理、或酸化和酸酐化预处理，形成表面功能化的碳颗粒；/n(4)将聚酰胺-胺树形分子包覆核-壳合金纳米粒子与预处理后的导电炭...

【技术特征摘要】
1.一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用聚酰胺-胺树形分子为模版剂，对过渡金属离子进行络合和还原、或对过渡金属和贵金属混合离子同时进行络合和还原，制备粒径稳定、分布均匀的聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子核；
(2)将上述制备的聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子再进行至少一次铂金属离子的络合和还原，制备粒径稳定、分布均匀的聚酰胺-胺树形分子包覆金属核-铂壳合金纳米粒子；
(3)将导电炭黑研磨，粒径小于1微米，依次经酸化和酯化预处理、或酸化和酸酐化预处理，形成表面功能化的碳颗粒；
(4)将聚酰胺-胺树形分子包覆核-壳合金纳米粒子与预处理后的导电炭黑混合制备导电碳黑包覆核-壳合金电催化剂。


2.根据权利要求1所述的结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法，其特征在于：所述制备聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子包括：将聚酰胺-胺树形分子分散到去离子水中，调整pH为2-7，搅拌下，按总金属与聚酰胺-胺树形分子摩尔比例大于30的比例加入含所述金属离子的溶液，使金属离子被聚酰胺-胺树形分子完全络合；然后在0℃至室温、剧烈搅拌下，滴加过量的NaBH4溶液，继续搅拌使金属离子被完全还原，形成聚酰胺-胺树形分子包覆的纳米金属粒子溶液，溶液经过分离、洗涤、干燥，获得聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子；其中，NaBH4溶液是0.3-0.5MNaBH4与0.1-0.3MNaOH的混合液。


3.根据权利要求2所述的结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法，其特征在于：所述制备聚酰胺-胺树形分子包覆核-壳合金纳米粒子包括：用稀酸将合成的聚酰胺-胺树形分子包覆金属纳米粒子溶液pH调整到2-7，将0.2-0.5M氯铂酸盐或氯铂酸水溶液，按铂金属与聚酰胺-胺树形分子摩尔比例大于30的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘征，王正罗，宋晨辉，乔红艳，陈启章，
申请(专利权)人：中自环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51