一种直接甲醇燃料电池纳米电催化剂的制备方法，其特征在于以水溶性的铂的氯化物、钌的氯化物或／和溴化物，非水溶性的铂和钌烯烃络合物为二氯－１，５－环辛二烯铂，１，５－环辛二烯溴化铂，二氯环辛－１，５－二烯铂，二碘－１，５环辛二烯铂，二氯－１，５环辛二烯钌或／和二氯环辛－１，５－二烯钌为原料，其中铂／钌摩尔比为１∶０．５－１；有机溶剂为丙酮、乙醇或二氯甲烷，有机溶剂与离子液体的体积比为０．５－２∶１；采用的离子液体为水溶性的或非水溶性的，水溶性的离子液体为：１－丁基－３－甲基咪唑四氟化硼或１－乙基－３－甲基咪唑四氟化硼；非水溶性的离子液体为：１－丁基－３－甲基咪唑六氟化磷或１－乙基－３－甲基咪唑六氟化磷；有机溶液中贵金属的含量为２～１０ｇ／Ｌ，加入活性碳进行吸附，搅拌；然后通入纯氢气或氢气和氮气的混合气还原，混合气的体积比为氢气／氮气１０～９０∶９０～１０，还原温度为０～１００℃；温度降低至室温，离心，用有机溶剂丙酮和二氯甲烷进行洗涤，在减压下干燥，得到３±０．５纳米的活性炭载贵金属电催化剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于。用离子液体作为化学反应系统的溶剂有前所未有的好处首先为反应提供了从前没有过的分子环境，有可能改变反应机理，使催化剂活性及稳定性更好。该方法中采用的离子液体能从静电学和原子的空间排列保护纳米粒子催化剂在溶液中的形成与稳定，离子液体的存在，可以使还原后的纳米离子稳定的存在，而在还原时不发生聚集现象，增大催化剂的活性。该方法通过在绿色溶剂、室温和空气中稳定的、亲水性和憎水性离子液体，又称室温离子液体(room temperatureionic liquid)或室温熔融盐(room temperature molten salt)环境下控制氢气和氮气的比例对吸附在活性炭上的金属离子或者络合物进行还原。然后进行离心分离，在不同温度下还原。获得了铂，铂钌粒子在活性碳内部已经表面分布均匀、粒径均一的铂/碳、铂钌/碳电催化剂，粒径为3±0.5纳米。分散均匀且含有部分活性晶体结构的铂/碳催化剂，电化学测试表明，相同条件下，该催化剂性能等同或优于E-TEK催化剂。该离子液体能够为纳米粒子的形成和稳定纳米粒子的存在提供有利的条件，且分离后的离子液体可以在制备催化剂过程中循环使用。不会对环境造成任何污染。有利于环境保护。本专利技术分别以水溶性的铂的氯化物、钌的氯化物或溴化物，氯化物为氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠或四氯化铂，钌的氯化物为水溶性三氯化钌，溴化物为三溴化钌。非水溶性的铂和钌烯烃络合物为二氯-1，5-环辛二烯铂(Pt(cod)Cl2)，1，5-环辛二烯溴化铂(C8H12PtBr2)，二氯环辛-1，5-二烯铂，二碘-1，5环辛二烯铂，二氯-1，5环辛二烯钌或二氯环辛-1，5-二烯钌为原料，其中铂/钌摩尔比为1∶0.5-1有机溶剂为丙酮、乙醇或二氯甲烷，有机溶剂与离子液体的体积比为0.5-2∶1；采用的离子液体为水溶性的或非水溶性的，水溶性的为1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼(BF4)或1-乙基-3-甲基咪唑四氟化硼(BF4)；非水溶性的为1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷(PF6)或1-乙基-3-甲基咪唑六氟化磷(PF6)；有机溶液中贵金属的含量为2～10g/L，加入活性碳进行吸附。搅拌；然后通入纯氢气或氢气和氮气的混合气还原，混合气的体积比为氢气/氮气10～90∶90～10，还原温度为0～100℃；温度降低至室温，离心，用有机溶剂丙酮或二氯甲烷进行洗涤，在减压下干燥，得到3±0.5的活性炭载贵金属电催化剂。实施例2其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为1∶1的乙醇/BF4的混合溶剂中，加入氯铂酸钾，使铂含量为4g/L。以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气80∶20，还原温度为85℃，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例3其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为2∶1的二氯甲烷/BF4的混合溶剂中，加入氯铂酸钠，使铂含量为5g/L。以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气90∶10，还原温度为100℃，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例4其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为1∶1的乙醚/BF4的混合溶剂中，加入四氯化铂，使铂含量为4g/L。以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气80∶20，还原温度为85℃，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例5其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为1∶1的丙酮/BF4的混合溶剂中，加入四氯化铂，使铂含量为6g/L。以连续通入的氢气为还原剂，还原温度为85℃，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例6其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为1∶1的二氯甲烷/BF4的混合溶剂中，采用氯铂酸/三氯化钌，使铂、钌含量为6g/L。其中铂/钌摩尔比为1∶0.5，以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气80∶10，还原温度为65℃，得到粒径3±0.5纳米的，对甲醇的氧化反应的高催化活性的二元铂-钌/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例7其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为1∶1的二氯甲烷/BF4混合溶剂中，采用氯铂酸/氯钌酸水溶液，使铂、钌含量为5g/L，其中铂/钌摩尔比为1∶0.8。以连续通入的氢气为还原剂，还原温度为85℃，得到粒径3±0.5纳米的，对甲醇的氧化反应的高催化活性的二元铂-钌/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例8其它条件同实施例1，仅改变有机溶剂为2∶1的二氯甲烷/BF4的混合溶剂中，采用氯铂酸/溴钌酸水溶液，使铂、钌含量为10g/L，其中铂/钌摩尔比为1∶1。以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气70∶30，还原温度为60℃，得到粒径3±0.5纳米的，对甲醇的氧化反应的，高催化活性的二元铂-钌/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例9将加入到50ml体积比为1∶1的二氯甲烷/PF6的混合液中，使铂含量为2g/L，取0.1g活性炭加入混合液中，在室温N2气保护下搅拌2小时，使碳粉吸附前躯体，温度75℃下，减压下抽2小时，抽掉挥发性的物质，以连续通入的氢气为还原剂，还原温度为75℃。将温度降低至室温，离心，分离，沉淀物用丙酮和二氯甲烷洗涤；在减压下干燥，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例10其它条件同实施例9，仅改变体积比为1.5∶1的二氯甲烷/PF6的混合液，将加入其中，使铂的含量为4g/L，以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气90∶10，还原温度为65℃，将温度降低至室温，离心，分离，沉淀物用丙酮和二氯甲烷洗涤；在减压下干燥，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例11其它条件同实施例9，采用的离子液体为PF6将加入混合有机溶液中，使铂的含量为6g/L，以连续通入的氢气和氮气的混合气为还原剂，混合气的体积比为氢气/氮气80∶20，还原温度为55℃，将温度降低至室温，离心，分离，沉淀物用丙酮和二氯甲烷洗涤；在减压下干燥，得到粒径3±0.5纳米的铂/碳电催化剂。由半电池测得的甲醇氧化极化曲线表明，其性能优于E-TEK公司相应的电催化剂。实施例12将和加入到25ml的二氯甲烷中，使铂、钌含量为4g/L，其中铂/钌摩尔比为1∶1，然后将其加入到25ml的PF6的混合液中，取0.1g活性炭加入混合液中，在室温N2气保护下搅拌2小时，使碳粉吸附前躯体，温度75℃下，减压下抽2小时，以连续通入的氢气为还原剂，还原温度为75℃。将温度降低至室温，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢巍，薛新忠，刘长鹏，陆天虹，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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