一种燃料电池用抗反极催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池用抗反极催化剂及其制备方法。该催化剂是以贵金属铂为主要活性元素，以其他金属铁、钴、镍、铜、锡、铋、锰、钨、钇、钯、铑、钌(或)和铱为调控组分，以耐腐蚀的多孔纳米导电材料为载体的担载型铂基催化剂。该催化剂具有非常优异的催化活性、稳定性、抗毒性和抗反极能力，并且具有铂含量低、利用率高的优点，总体成本低等优点。该催化剂是通过多步骤还原和化学置换所得，先通过合成普通金属的纳米粒子核心，此后通过化学置换和进一步还原得到目标催化剂。该制备方法稳定可靠，扩展方便，成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用抗反极催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体来讲涉及一种燃料电池用抗反极催化剂及其制备方法。本专利技术也适用于纳米材料及其制备、金属空气电池或各类膜式电解池。

技术介绍

[0002]能源动力的的革命使燃料电池技术快速发展，作为一种清洁能源转换技术，燃料电池高效率，高比功率，清洁环保等优点，因而被认为是第四种发电方式。作为燃料电池的核心材料，铂基催化剂的问题长期制约着燃料电池发展。具体的讲，由于铂的稀缺性，铂基催化剂成本高昂，降低铂的含量，提高铂的利用率是燃料电池领域的必然路径。CN200610019303公开了一种用化学置换法制备核壳催化剂的一种方法，该方法先合成非贵金属的纳米颗粒，此后加入贵金属盐溶液进行化学置换得到以贵金属为壳的、非贵金属纳米颗粒为核的核壳结构催化剂溶液，最后在非担载型核壳催化剂溶液中加入碳载体进行吸附，得到担载型核壳催化剂。中国专利CN 109830702A公布了一种铂镍催化剂的制备方法，该方法采用高温高压反应，制备出纳米合金结构的PtNi催化剂。CN 111082074 A报道了一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用抗反极催化剂，包含至少三种组分，该催化剂是以贵金属铂为主要活性元素，以铁，钴，镍，铜，锡，铋，锰，钨，钼、钇，金，钯，铑，钌(或)和铱为调控组分，以多孔纳米导电材料为载体的担载型铂基催化剂。2.根据权利要求1所述催化剂结构以铂或铂合金为壳的，以调控组分金属与铂组成的合金或(和)调控组分金属为核的核壳结构；所得催化剂的形貌为纳米球，纳米线，或纳米笼状骨架结构中的一种。作为优选的，所述催化剂为具有核壳结构纳米球或纳米笼状骨架结构的铂基多元催化剂。作为进一步优选的，所述催化剂为必须包括含有金、钯、钌、铑、铱等一种或多种元素的核壳结构纳米球或纳米笼状骨架结构的铂基多元催化剂。3.权利要求1所述的多孔纳米导体材料为具有导电能力的多孔氮化钛，炭黑，碳纳米管，石墨烯等的一种或多种。所述材料尺寸的为20～200nm,孔隙率为30％～50％，孔直径为作2～50nm，作为优选的，所述材料为导电的多孔氮化钛或炭黑。4.一种燃料电池催化剂制备方法，该方法采用多步还原和化学置换方法。具体方法如下：S1,将多孔氮化钛，炭黑，碳纳米管，石墨烯等一种或多种，在惰性或还原性气氛中进行热处理。其升温速率为0.5～20度/分钟；处理温度为100～2000度，处理时间为0.1～10小时。自然降温后氮气置换后密封待用。优选的，所述惰性气体为氮气，氨气，甲烷气，氢气，氩气等一种或混合气。S2,将步骤S1所述的载体材料分散于具有弱还原性溶液中。其分散为超声，球磨，搅拌或切割等方式均可。S3,将含有铁，钴，镍，铜，锡，铋，锰，钨，钼、钇，金，钯，铑，铂，钌或(和)铱的金属盐前驱体一种或多种，加入到步骤S2的溶液之中，并加入一定量的表面活性剂、结构导向剂和(或)还原剂。此后使用碱性溶液将溶液pH值调节至至9～13。S4,将步骤S3至于反应釜或管式反应器中加热还原。使所加入的金属盐前驱体完全还原。反应温度为40～400摄氏度，反应时间为1～24小...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊鑫，余金礼，丁俊杰，
申请(专利权)人：武汉绿知行环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：