一种锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂及其制备方法和应用技术

技术编号：40004098 阅读：36 留言：0更新日期：2024-01-09 04:30

本发明专利技术提供了一种锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂及其制备方法和应用，属于质子交换膜燃料电池催化技术领域。所述锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂包括锰掺杂二氧化钛和负载在所述锰掺杂二氧化钛上的Pt纳米颗粒。所述Pt纳米颗粒被均匀的还原在二氧化钛表面，由于Pt和二氧化钛之间的直接电子相互作用，有利于金属‑载体强相互作用效应的形成，从而促进了催化剂氧还原活性和稳定性，同时锰掺杂二氧化钛，使得二氧化钛表面产生缺陷，成为电子‑空穴对的浅势捕获陷阱，降低了电子空穴的复合几率，提高了催化效率和稳定性。实施例结果表明，本发明专利技术提供的锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂，极限电流密度可达6.3mA/cm<supgt;2</supgt;，具有较高的电催化活性和稳定性。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于质子交换膜燃料电池催化，具体涉及一种锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种性能优良的燃料电池，具有能量转换效率高、能量密度高、操作温度低和零污染的特点，成为各国科学工作者着手研究的热点，其工作原理主要依靠阳极氢氧化、阴极氧还原反应以及通过质子交换介质、电子传导介质完成系列电化学过程。但是pemfc要想实现商业化，仍面临许多挑战，一个关键难题是燃料电池阴极催化剂的稳定性问题，目前常用的阴极催化剂是利用pt沉积到碳表面制备得到的，可在一定程度上减少贵金属的使用，但pt/c的碳载体在电化学高电位条件下易受到腐蚀，这种腐蚀会导致铂纳米颗粒从碳载体上聚集、溶解和脱落，导致pt/c催化剂性能下降和寿命缩短。

2、目前，氮化物、碳化物、氧化物、硫化物、硼化物和金属等非碳材料已被作为新的载体材料用于负载铂纳米颗粒。但是，现有的催化剂的稳定性、耐用性和电催化性能仍有待进一步提高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的...

【技术保护点】

1.一种锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂，包括锰掺杂二氧化钛和负载在所述锰掺杂二氧化钛上的Pt纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂，其特征在于，所述锰掺杂二氧化钛的粒径为15～30nm，所述Pt纳米颗粒的粒径为3～4.5nm。

3.根据权利要求1或2所述的锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂，其特征在于，所述锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂中Pt纳米颗粒的质量分数为15～20wt％。

4.根据权利要求1所述的锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂，其特征在于，所述锰掺杂二氧化钛负载铂催化剂中锰的原子百分比为0.5～1.5at％。