一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域，所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂按重量百分比含有15

【技术实现步骤摘要】
一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂
，涉及一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，化石能源消耗殆尽，环境污染越发严重，各国政府均致力于发展清洁能源以缓解环境问题。燃料电池的研发历史接近180年，它可将氢气、乙醇等燃料的化学能直接转换为电能，绿色环保，被誉为继火力、水力、核电之后的第四代发电技术。
[0003]就直接乙醇燃料电池来说，由于乙醇C
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C键断裂困难，电催化氧化过程中会产生一系列中间产物，其中CO会吸附在铂表面形成稳定的铂羰基，影响对乙醇继续催化氧化，导致电池性能下降。
[0004]Suffredini,HB等通过溶胶
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凝胶技术制备复合材料Pt
‑
RuO2/C，并将其固定在掺硼金刚石(BBD)电极的表面，通过循环伏安法和计时电流法分别研究了硫酸溶液中甲醇和乙醇的氧化，通过与Pt/C相对比，显示出更大的阳极电流密度和更高的稳定性。Liu,CH等用浸渍法制备了掺杂TiO2的活性炭载体，后使用甲酸还原氯化铂和氯化锡，制备了阳极催化剂Pt(Sn)/TiO2‑
C，电化学测试表明催化剂具有更高的电化学活性面积，显然Sn和TiO2的掺杂可以分散活性物质，并降低乙醇电氧化的电位。此外，Sn和TiO2可以通过表面的活性OH
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位点，以及通过较低氧化电位形成的PtSn2合金，共同促进CO
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脱附。
[0005]但现有的燃料电池阳极催化剂，在材料制备方法、催化剂性能方面仍有待提高。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的首要目的是提供一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂及其制备方法，具有更好的催化性能，更好的解决催化剂中毒问题，并能够提高燃料电池稳定性。
[0007]为实现此目的，本专利技术提供一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂按重量百分比含有15
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25％的金属铂、15
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82％的碳和3
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60％的催化助剂四水合磷酸铀酰；所述重量百分比均为组分重量占铂基催化剂重量的百分比。
[0008]优选的，本专利技术提供一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，其中所述的铂基催化剂按重量百分比含有18
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22％的金属铂、28
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77％的碳和5
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50％的催化助剂四水合磷酸铀酰。
[0009]优选的，本专利技术提供一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，其中所述的铂基催化剂按重量百分比含有20％的金属铂、40
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73.33％的碳和6.67
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40％的催化助剂四水合磷酸铀酰。
[0010]本专利技术的第二个目的是提供上述含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂的制备方法，以能够更好的制备上述含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，得到的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂具有更好的催化性能，更好的解决催化剂中毒问题，并能够提高燃料电池稳定性。
[0011]为实现此目的，本专利技术提供上述含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂的制备方法(浸渍法)，所述的制备方法包括如下步骤：
[0012](1)将磷酸溶液与硝酸铀酰溶液混合后剧烈搅拌至析出沉淀，抽滤分离出沉淀，分别用高氯酸和丙酮溶液，搅拌洗涤沉淀物，然后真空烘干，在空气中静置，得到四水合磷酸一氢铀酰，再用超纯水煮沸洗涤，烘干研磨，即得到四水合磷酸铀酰粉末。
[0013](2)将碳粉、乙二醇(为铂金属还原剂)依次加入烧瓶中进行分散，然后将四水合磷酸铀酰粉末分散到超纯水中，再倒入烧瓶中，得到混合溶液；其中四水合磷酸铀酰粉末与碳粉的加入量使得制备的铂基催化剂中四水合磷酸铀酰和碳的含量符合权利要求1所述重量百分比；
[0014](3)将氯铂酸溶液加入烧瓶的混合溶液中搅拌均匀，后将烧瓶移至120℃
‑
160℃油浴锅中，继续搅拌2
‑
4小时，期间需向烧瓶中不断通惰性气体；其中氯铂酸的加入量使得制备的铂基催化剂中金属铂的含量符合权利要求1所述重量百分比；
[0015](4)离心洗涤混合溶液，烘干研磨，得到所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂。
[0016]优选的，本专利技术提供上述铂基催化剂的制备方法，其中步骤(2)中，所述的碳粉为Vulcan XC
‑
72碳粉。
[0017]优选的，本专利技术提供上述铂基催化剂的制备方法，其中步骤(2)中，所述的乙二醇与所述超纯水的体积比为14:1。
[0018]优选的，本专利技术提供上述铂基催化剂的制备方法，其中步骤(3)中，所述的惰性气体为高纯氮气。
[0019]优选的，本专利技术提供上述铂基催化剂的制备方法，其中步骤(4)中，所述的烘干为55
‑
65℃鼓风烘干。
[0020]本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的铂基催化剂及其制备方法，(1)能够使得到的铂基催化剂具有更好的催化活性，更好的解决催化剂中毒问题，并能够提高燃料电池稳定性。四水合磷酸铀酰中含U元素，U由几种天然同位素组成，包括
238
U、
235
U、
234
U，自然丰度分别为99.275％、0.720％、0.005％。
238
U比活度为12.4kBq/g，衰变释放α粒子，使电解液中水辐解生成强氧化性的羟自由基—OH，氧化脱附CO
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，释放Pt的活性位点，促进乙醇的解离吸附，解决铂基催化剂中毒问题，提高催化剂活性。(2)能够有效降低催化剂成本，相比铂碳催化剂，在不改变贵金属铂含量的情况下，通过添加磷酸铀酰，提高了催化剂性能。(3)能够提高铂的利用率，使用乙二醇还原得到的铂纳米颗粒，粒径细小均匀，分散性好。
具体实施方式
[0021]以下通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0022]实施例1：制备实施例
[0023]将140mg Vulcan XC
‑
72碳粉和70mL乙二醇依次加入圆底烧瓶中，超声分散开得到分散液。将制备的20mg四水合磷酸铀酰粉末超声分散于5mL超纯水中，随后倒入烧瓶中，得到混合溶液。在搅拌条件下滴加含Pt 40mg的氯铂酸溶液于烧瓶中，再将烧瓶移入油浴锅中，140℃搅拌2小时，期间持续向烧瓶中通高纯氮气。待烧瓶冷却后使用乙醇离心洗涤，60℃鼓风烘干。得到的催化剂记为20％Pt
‑
10％HUP/C。
[0024]实施例2：制备实施例
[0025]将80mg Vulcan XC
‑
72碳粉和70mL乙二醇依此加入圆底烧瓶中，超声分散开得到分散液。将制备的80mg四水合磷酸铀酰粉末超声分散于5mL超纯水中，随后倒入烧瓶中，得到混合溶液。在搅拌条件下滴加含Pt 40mg的氯铂酸溶液于烧瓶中，再将烧瓶移入油浴锅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，其特征在于：所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂按重量百分比含有15
‑
25％的金属铂、15
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82％的碳和3
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60％的催化助剂四水合磷酸铀酰；所述重量百分比均为组分重量占铂基催化剂重量的百分比。2.根据权利要求1所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，其特征在于：所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂按重量百分比含有18
‑
22％的金属铂、28
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77％的碳和5
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50％的催化助剂四水合磷酸铀酰。3.根据权利要求1所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂，其特征在于：所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂按重量百分比含有20％的金属铂、40
‑
73.33％的碳和6.67
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40％的催化助剂四水合磷酸铀酰。4.权利要求1
‑
3任一项所述的含四水合磷酸铀酰的铂基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)将磷酸溶液与硝酸铀酰溶液混合后剧烈搅拌至析出沉淀，抽滤分离出沉淀，分别用高氯酸和丙酮溶液，搅拌洗涤沉淀物，然后真空烘干，在空气中静置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀林，左峰，陈忠村，童大银，聂少尉，肖松涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：