【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂相关申请的交叉引用本申请要求2018年4月13日提交的美国临时专利申请62/657196的权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利技术根据DOE授予的合同DE-EE0007270在政府支持下进行。政府对本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
燃料电池通过燃料的电化学氧化和氧化剂的还原来产生电力。燃料电池通常根据电解质的类型和燃料与氧化剂反应物的类型来分类。一种类型的燃料电池为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)，其中电解质为聚合物离子导体，并且反应物为氢燃料和作为氧化剂的氧气。氧气通常由环境空气提供。PEMFC通常需要使用电催化剂来提高氢氧化反应(HOR)和氧还原反应(ORR)的反应速率，这改善了PEMFC性能。PEMFC电催化剂通常包含铂，一种相对昂贵的贵金属。通常期望使PEMFC中的铂含量最小化，从而提高每单位催化剂表面积的催化剂活性(比活性)并提高每催化剂质量的催化剂表面积(比表面积或比面积)。HOR和ORR发生在催化剂表面上，因此提高比表面积和/或比活性可降低装置的总催化剂负载以使成本最小化...
【技术保护点】
1.一种催化剂，所述催化剂包括含有第一材料的第一层，其中所述第一材料包含Ti、W、Hf、Zr或Nb中的至少一种，所述第一层具有外层，所述外层具有直接位于其上的包含Pt的层，其中所述第一层的平均厚度在0.04纳米至30纳米的范围内，其中所述包含Pt的层的平均厚度在0.04纳米至50纳米的范围内，并且其中所述Pt与Ti、W、Hf、Zr或Nb中的所述至少一种共同以0.01:1至10:1范围内的原子比存在。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180413 US 62/657,1961.一种催化剂，所述催化剂包括含有第一材料的第一层，其中所述第一材料包含Ti、W、Hf、Zr或Nb中的至少一种，所述第一层具有外层，所述外层具有直接位于其上的包含Pt的层，其中所述第一层的平均厚度在0.04纳米至30纳米的范围内，其中所述包含Pt的层的平均厚度在0.04纳米至50纳米的范围内，并且其中所述Pt与Ti、W、Hf、Zr或Nb中的所述至少一种共同以0.01:1至10:1范围内的原子比存在。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中所述催化剂的表面积比在不存在所述第一层的情况下将存在的表面积大至少5％。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，所述催化剂还包括至少一对交替层，其中第一交替层包含所述第一材料，并且其中第二交替层包含Pt。
4.一种制备根据权利要求1至3中的任一项所述的催化剂的方法，所述方法包括经由沉积技术沉积所述层中的任一层，所述沉积技术独立地选自溅射、原子层沉积、金属有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积和脉冲激光沉积。
5.一种催化剂，所述催化剂包括含有第一材料的第一层，其中所述第一材料包含Ta、Ti、W、Hf、Zr或Nb中的至少一种以及O、N或C中的至少一种，所述第一层具有外层，所述外层具有直接位于其上的包含Pt的层，其中所述第一层的平均厚度在0.04纳米至30纳米的范围内，其中所述包含Pt的层的平均厚度在0.04纳米至50纳米的范围内，并且其中所述Pt与Ta、Ti、W、Hf、Zr或Nb中的所述至少一种共同以0.01:1至10:1范围内的原子比存在。
6.根据权利要求5所述的催化剂，其中所述催化剂的表面积比在不存在所述第一层的情况下将存在的表面积大至少5％。
7.根据权利要求5或6所述的催化剂，所述催化剂还包括至少一对交替层，其中第一交替层包含所述第一材料，并且其中第二交替层包含Pt。
8.一种制备根据权利要求5至7中的任一项所述的催化剂的方法，所述方法包括经由沉积技术沉积所述层中的任一层，所述沉积技术独立地选自溅射、原子层沉积、金属有机化学气相沉积、分子束外延、离子软着陆、热物理气相沉积、电喷射离子化真空沉积和脉冲激光沉...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·L·斯坦巴克，安德鲁·T·豪格，克日什托夫·A·莱温斯基，埃米·E·赫斯特，格朗特·M·托马斯，赛德利克·贝多亚，詹姆斯·A·菲普斯，大卫·J·罗韦，杰马尔·S·杜鲁，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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