一种碳载Pt-Au双金属纳米催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳载Pt

【技术实现步骤摘要】
一种碳载Pt
‑
Au双金属纳米催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种碳载Pt
‑
Au双金属纳米催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池，简称PEMFC，作为第五代燃料电池，具有功率密度高、能量利用率高、工作温度低和启动时间短等优点，是一种容易小型化、模块化的燃料电池；PEMFC的工作原理为燃料与氧化剂各自从阳极和阴极双极板上的流道运输，通过扩散层到达含有催化剂的催化反应层，在阳极催化层电离为电子和质子，其中电离出的质子会在电池中穿过质子交换膜传出到阴极，电子则通过外部电路由阳极传输至PEMFC的阴极。
[0003]催化剂对于燃料电池的工作起到关键作用，催化剂的催化效率影响到燃料电池的整体效果，而催化剂的分布对催化效果影响较大，由于催化剂的叠加、空间接触面低的情况存在导致燃料整体催化效率不高，同时催化剂的堆积也容易造成使用过程中贵金属的浪费。
[0004]综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在催化剂的叠加、空间接触面低的情况存在导致燃料电池整体催化效率不高的问题，因此，需要开发或者改进一种碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法。

技术实现思路

[0005]基于此，为了解决催化剂的叠加、空间接触面低的情况存在导致燃料电池整体催化效率不高的问题，本专利技术提供了一种碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法，具体技术方案如下：
[0006]一种碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法，其包括以下制备方法，
[0007]制备炭黑载体；炭黑分散于乙醇与去离子水形成的混合液中，分散时长为10min
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15min；分散完毕后滴加正硅酸乙酯，滴加时长为30min
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35min，滴加完毕后继续分散10min
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15min；依次加入环氧大豆油、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷并分散，形成预混物，预混物分散时长为5min
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10min，分散完毕后烘干处理，得到炭黑载体；
[0008]制备催化载体；炭黑载体、氧化石墨烯分散于乙二醇与去离子水形成的混合液中，超声波分散时长为5min
‑
10min；加入乙酸、γ
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(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷并分散15min
‑
20min；分散完毕后加入水合肼溶液进行混合分散，并调节pH至8
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9，混合分散完毕后水洗烘干处理，得到催化载体；
[0009]负载催化剂；催化载体分散于氯铂酸溶液与氯金酸溶液混合而成的混合溶液中，分散状态下加入表面活性剂，分散时长为25min
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30min；分散完毕后过滤处理，过滤完毕后还原处理，得到碳负载Pt
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Au双金属纳米催化剂。
[0010]进一步地，所述制备炭黑载体的步骤中，按重量份算，包括如下添加量：炭黑20份
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24份、乙醇38份
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42份、去离子水18份
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22份、正硅酸乙酯8份
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12份、环氧大豆油4份
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6份、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷2份
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4份。
[0011]进一步地，所述制备催化剂载体中，按重量份算，包括如下添加量：炭黑载体26份
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30份、氧化石墨烯4份
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6份、乙二醇28份
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32份、γ
‑
(2,3
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环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷4份
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6份、去离子水22份
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26份、乙酸2份
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3份、水合肼溶液4份
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6份。
[0012]进一步地，所述负载催化剂步骤中，按重量份算，包括如下添加量：氯铂酸溶液28份
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32份、氯金酸溶液28份
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32份、表面活性剂4份
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6份、催化载体33份
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37份。
[0013]进一步地，所述炭黑预先通过酸洗、氧化处理，所述酸洗具体为炭黑分散于2mol/L的盐酸溶液中，添加量为每升盐酸溶液添加150g
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200g炭黑，分散时长为40min
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50min，分散完毕进行过滤水洗至滤液的pH至6
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7并烘干，得到酸洗后的炭黑；所述氧化处理具体为将酸洗后的20g
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25g炭黑超声波分散于1L过氧化氢溶液中，超声分散时长为5min
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10min，转移至磁力分散50min
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60min，分散完毕进行过滤、烘干。
[0014]进一步地，所述烘干处理具体为在60℃
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70℃的条件下进行烘干20min
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30min。
[0015]进一步地，所述水合肼溶液具体为质量分数为80％的水合肼溶液。
[0016]进一步地，所述水洗烘干处理具体为使用去离子水进行清洗1min
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2min后在60℃
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70℃的条件下进行烘干30min
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40min。
[0017]进一步地，所述氯铂酸溶液具体为质量分数为1％的氯铂酸溶液；所述氯金酸溶液为质量分数为1％的氯金酸溶液。
[0018]进一步地，所述还原处理具体为通过氢气进行还原，在110℃
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140℃的条件下进行通入氢气进行还原。
[0019]上述技术方案中，炭黑进行添加正硅酸乙酯，使炭黑表面进行包覆二氧化硅，同时通过环氧大豆油、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷进行表面改性，使炭黑表面具有二氧化硅、环氧大豆油以及氨基基团，形成炭黑载体；炭黑载体与氧化石墨烯进行分散混合，通过γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷使两者分布更加均匀，形成氧化石墨烯表面进行负载炭黑载体的催化载体，其中炭黑载体表面通过改性，使整个催化载体形成空间延伸度较广，可在不同空间朝向进行负载Pt、Au，从而提高整体催化效率。
具体实施方式
[0020]为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]一种碳载Pt
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下制备方法，制备炭黑载体；炭黑分散于乙醇与去离子水形成的混合液中，分散时长为10min
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15min；分散完毕后滴加正硅酸乙酯，滴加时长为30min
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35min，滴加完毕后继续分散10min
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15min；依次加入环氧大豆油、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷并分散，形成预混物，预混物分散时长为5min
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10min，分散完毕后烘干处理，得到炭黑载体；制备催化载体；炭黑载体、氧化石墨烯分散于乙二醇与去离子水形成的混合液中，超声波分散时长为5min
‑
10min；加入乙酸、γ
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(2,3
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环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷并分散15min
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20min；分散完毕后加入水合肼溶液进行混合分散，并调节pH至8
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9，混合分散完毕后水洗烘干处理，得到催化载体；负载催化剂；催化载体分散于氯铂酸溶液与氯金酸溶液混合而成的混合溶液中，分散状态下加入表面活性剂，分散时长为25min
‑
30min；分散完毕后过滤处理，过滤完毕后还原处理，得到碳负载Pt
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Au双金属纳米催化剂。2.根据权利要求1所述的碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备炭黑载体的步骤中，按重量份算，包括如下添加量：炭黑20份
‑
24份、乙醇38份
‑
42份、去离子水18份
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22份、正硅酸乙酯8份
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12份、环氧大豆油4份
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6份、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷2份
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4份。3.根据权利要求1所述的碳载Pt
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Au双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备催化剂载体中，按重量份算，包括如下添加量：炭黑载体26份
‑
30份、氧化石墨烯4份
‑
6份、乙二醇28份
‑
32份、γ
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(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷4份
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6份、去离子水22份
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26份、乙酸2份

【专利技术属性】
技术研发人员：李柯，郑泽民，廖宇翔，
申请(专利权)人：珞氢新材料科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：