一种具有高效传质三相界面的氢能催化剂的制备方法技术

一种具有高效传质三相界面的氢能催化剂的制备方法，包括：(1)以商业Pt/C，PtM/C(M为过度金属)等催化剂为基础，通过将催化剂与浓H2SO4和浓HNO3溶液充分搅拌混合，实现催化剂碳载体表面的羧基化处理，从而形成DNA接枝位点；(2)将定制好的DNA与步骤(1)羧基化处理后的催化剂在选定温度下充分搅拌，使DNA末端基团与碳载体表面羧基基团稳定结合；(3)将接枝有DNA的催化剂与选定元素的金属离子溶液充分混合；(4)通过酸处理，去除DNA残留，最终在催化剂碳载体表面形成具有自支撑功能的金属纳米管阵列，完成催化剂制备。该方法可以解决现有技术的Pt

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效传质三相界面的氢能催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种具有高效传质三相界面的氢能催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]阴极Pt载量的降低是实现质子交换膜燃料电池系统成本下降、商用化水平提高的关键；然而，研究发现，阴极Pt载量降低会造成大电流下单位Pt表面积氧气传输通量增加，氧气透过Pt
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离聚物界面处传输阻抗增大，电池性能下降。因此，改善Pt
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离聚物界面处氧气传输是提高低Pt阴极催化层燃料电池在大电流工况下性能输出的关键。
[0003]目前，膜电极制备中，催化剂与离聚物的直接混合不可避免地造成离聚物对Pt的包覆。这不仅造成Pt表面氧气传输效率降低，而且还会使得Pt表面离聚物膜内含氟骨架致密化，离聚物膜内水传输通道受阻，质子传输效率降低；另外，包覆状态下磺酸基易与Pt发生吸附，造成ORR活性位点减少。因此，在保障高效质子传输条件下，将Pt与离聚物可控分离，消除离聚物对Pt包覆，是改善Pt表面氧气传输能力，降低磺酸基对Pt毒化作用，提高Pt金属利用率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高效传质三相界面的氢能催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)以商业催化剂为基础，通过将催化剂与浓H2SO4和浓HNO3溶液充分搅拌混合，实现催化剂碳载体表面的羧基化处理，使羧基官能团充足而均匀地附着在碳载体表面，从而形成DNA接枝位点；(2)将定制好的DNA与步骤(1)羧基化处理后的催化剂在选定温度下充分搅拌，使DNA末端基团与碳载体表面羧基基团稳定结合，实现DNA在碳载体上的定向接枝；(3)将接枝有DNA的催化剂与选定元素的金属离子溶液充分混合，完成DNA的金属化；(4)通过酸处理，去除DNA残留，最终在催化剂碳载体表面形成具有自支撑功能的金属纳米管阵列，完成具有自支撑催化剂
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金属纳米管阵列
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离聚物界面结构的催化剂制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，在步骤(1)中：所述的商业催化剂包括：Pt/C催化剂、PtM/C催化剂：M为过度金属、非贵金属催化剂或担载型电解水催化剂：IrO2、SnO2或RuIrO
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。3.根据权利要求2所述的制备方法，在步骤(1)中：所述的Pt/C催化剂或PtM/C催化剂的碳载体包括：实心碳、多孔碳或介孔碳燃料电池催化剂的载体或二氧化锡、二氧化钛担载型电解水催化剂的载体。4.根据权利要求1所述的制备方法，在步骤(1)中：羧基化还包括将步骤(1)融入到由前驱体溶液制备催化剂的工艺过程中；此过程中所述的前驱体溶液包括：氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽坪，王诚，阴亚楠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：