CN101826623A - 一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法 - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，先用硫酸、硝酸或双氧水将碳载体活化预处理后备用；再将氯铂酸和氯化钌与有机溶剂混合液混合，而后加入预处理的碳载体，再经间歇微波处理后，过滤、洗涤，真空干燥，即得到Pt-Ru/C催化剂。该方法可精确的控制催化剂的粒径及组分比例，操作简单易行。

Description

一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及电催化和能源技术领域，具体地，涉及一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法。
背景技术
燃料电池是通过由电解质分隔开的两个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。燃料电池的发电效率可以达到45％～60％。它除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他的有害排放物，对环境污染小，而且其温度要求低。是一种清洁环保的新能源发电系统。目前各国纷纷投入巨资用于燃料电池的研究。催化剂是燃料电池的关键材料之一，催化剂的性能好坏直接影响燃料电池性能的高低。因此，Pt/C催化剂，特别是Pt-Ru/C或其它双组分催化剂，一直是燃料电池研究的热点之一。
双金属催化剂能够有效地提高金属Pt催化剂的活性和稳定性能，但这类双组分催化剂的制备过程存在着粒径及组分配比难以控制的问题，是目前发展燃料电池关键材料急需解决的难题之一。
针对双金属组分催化剂存在的粒径和组分难以控制的问题，许多研究者已探索了多种方法来改进双组分催化剂的制备。
CN 1428882A和CN 1346706A分别报道了两种合成Pt-Ru二元金属催化剂的方法。CN 1428882A在惰性气体保护下，利用高温还原金属盐前躯体。还原剂为乙二醇，它既作为还原剂，亦作为保护剂。该结果能够很好地控制粒径，但组分配比仍较难控制。
发明内容
为了克服现有技术之不足，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，可精确控制该催化剂的粒径及组分比例。
本发明的技术方案如下：一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，其具体步骤如下：
1)、碳载体活化预处理：将碳载体置于装有硫酸、硝酸或双氧水的体系中，边搅拌边加热，使硫酸、硝酸或双氧水回流，处理6～12h后，将载体过滤、洗涤至中性，干燥后备用；
2)、分别配置浓度为20mmol/L的氯化钌溶液、浓度为20mmol/L氯铂酸溶液和有机溶剂混合液；将氯化钌溶液与有机溶剂混合液按一定比例混合后，滴加少量正丁醇，室温下搅拌均匀后，用微波进行间歇性处理，当混合溶液颜色由浅灰色变成浅黑色时，加入一定体积的氯铂酸溶液，搅拌均匀后再用微波进行间歇性处理；从而得到合金混合液；
3)、向步骤2)制备的得到的合金混合液中加入步骤1)制备的碳载体，搅拌均匀，继续用微波进行间歇性处理，即得到未经干燥的Pt-Ru/C催化剂；
4)、将步骤3)制备的未经干燥的Pt-Ru/C催化剂过滤、洗涤，在60℃下真空干燥8-16h，即得到Pt-Ru/C催化剂；
其中，所述有机溶剂混合液含有体积比为6∶5∶2的异丙醇、环己烷和tritonX-100；或含有体积比为4∶1的正庚烷和tritonX-100，或含有质量体积比为1g∶114ml的十六烷基三甲基溴化铵和正庚烷。
用微波进行间歇处理方法为：用80W功率加热20秒，加热四次，再用240W功率加热10秒，加热三次，每两次加热间隔时间为十五秒。
本发明的有益效果为：本发明所述质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法能有效克服铂、钌还原速率不同的难题，较好地控制了其制备的Pt-Ru/C催化剂的粒径及组分配比，该方法简单易行，操作简便，制备时间短。
附图说明
图1、本发明所制备的Pt-Ru/C催化剂在甲醇/硫酸溶液中的循环伏安图；
图2、本发明所制备的Pt-Ru/C催化剂组装的单电池的电压/电流曲线；
图3、本发明所制备的Pt-Ru/C催化剂的XRD谱图；
图4、本发明所制备的Pt-Ru/C催化剂的热重分析谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
取0.2克碳载体置于装有10ml硫酸的烧瓶中，边搅拌边加热，使硫酸回流，处理6～12h后，将载体过滤、洗涤至中性，干燥后备用；配置浓度为20mmol/L的氯化钌溶液、浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液各5ml；将30ml异丙醇，25ml环己烷，10ml表面活性剂triton-100，混合搅拌30分钟形成透明微乳体系，加入20mmol/L的氯化钌5ml，并滴加少量正丁醇，混合均匀后放置于微波炉中进行间歇微波处理(微波炉总功率为800w)，利用10％的功率加热20秒，加热四次，再用30％的功率加热10秒，加热三次，每两次加热间隔十五秒，搅拌；观察到微乳液由浅灰色变成浅黑色，证明有钌离子开始还原成核，加入5ml浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液，搅拌15分钟后放置到微波炉；按上述方法进行间歇微波处理，将铂、钌分开进行微波处理，能有效克服铂、钌还原速率不同的难题，得到均匀的金属合金；再加入已经活化预处理好的碳载体0.101g，持续搅拌1h，按上述方法进行间歇微波处理得到未经干燥的Pt-Ru/C催化剂；将未经干燥的Pt-Ru/C催化剂经过过滤得到、洗涤、真空干燥，即得到双金属50％Pt-50％Ru/C催化剂。透射电子显微镜(TEM)和X光衍射(XRD)分析结果表明双金属催化剂的粒径在7nm以下。
实施例2
取0.2克碳载体置于装有10ml硫酸的烧瓶中，边搅拌边加热，使硝酸回流，处理6～12h后，将载体过滤、洗涤至中性，干燥后备用；配置浓度为20mmol/L的氯化钌溶液、浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液各5ml；将40ml正庚烷，0.35gCTAB(十六烷基三甲基溴化铵)，混合搅拌30分钟形成透明微乳体系，加入20mmol/L的氯化钌5ml，并滴加少量正丁醇，混合均匀后放置于微波炉中进行间歇微波处理(微波炉总功率为800w)，利用10％的功率加热20秒，加热四次，再用30％的功率加热10秒，加热三次，中间间隔十五秒搅拌。观察到微乳液由浅灰色变成浅黑色，证明有钌离子开始还原成核；加入5ml浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液，搅拌15分钟后，放置到微波炉，按上述方法进行间歇微波处理。将铂、钌分开进行微波处理，能有效克服铂、钌还原速率不同的难题，得到均匀的金属合金。再加入已经活化预处理好的碳载体0.101g，持续搅拌1h后将得到未经干燥的Pt-Ru/C催化剂；将未经干燥的Pt-Ru/C催化剂经过过滤、洗涤、真空干燥。得到负载型双金属50％Pt-50％Ru/C催化剂。透射电子显微镜(TEM)和X光衍射(XRD)分析结果表明双金属催化剂的粒径在7nm以下。
实施例3
取0.2克碳载体置于装有10ml硫酸的烧瓶中，边搅拌边加热，使硝酸回流，处理6～12h后，将载体过滤、洗涤至中性，干燥后备用；配置浓度为20mmol/L的氯化钌溶液、浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液各10ml；将40ml正庚烷，10ml表面活性剂triton-100，混合搅拌30分钟形成透明微乳体系，加入20mmol/L的氯化钌1ml，并滴加少量正丁醇，混合均匀后放置于微波炉中进行间歇微波处理(微波炉总功率为800w)，利用10％的功率加热20秒，加热四次，再用30％的功率加热10秒，加热三次，中间间隔十五秒搅拌。观察到微乳液由浅灰色变成浅黑色，证明有钌离子开始还原成核。加入9ml浓度为20mmol/L的氯铂酸溶液，搅拌15分钟后放置到微波炉，按上述方法进行间歇微波处理，得到均匀的金属合金。再加入已经活化预处理好的碳载体0.111g，持续搅拌1h后，按上述方法进行间歇微波处理得到未经干燥的Pt-Ru/C催化剂；将未经干燥的Pt-Ru/C催化剂过滤、洗涤、真空干燥，得到负载型双金属90％Pt-10％Ru/C催化剂。透射电子显微镜(TEM)和X光衍射(XRD)分析结果表明双金属催化剂的粒径在8nm以下。
为了进一步说明本发明所述的质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂制备方法的有益效果，本申请人检测了依据该方法制备的Pt-Ru/C催化剂在甲醇/硫酸溶液中的循环伏安图谱、单电池的电压/电流曲线、XRD谱图、热重分析谱图，其结果分别如图1、图2、图3和图4所示。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)、碳载体活化预处理：装碳载体置于装有硫酸、硝酸或双氧水的体系中，边搅拌边加热，使硫酸、硝酸或双氧水回流，处理6～12h后，将载体过滤、洗涤至中性，干燥后备用；
2)、分别配置浓度为20mmol/L氯化钌溶液、20mmol/L的氯铂酸溶液和有机溶剂混合液；将氯化钌溶液与有机溶剂混合液按一定比例混合后，滴加少量正丁醇，室温下搅拌均匀后，用微波进行间歇性处理，当混合溶液颜色由浅灰色变成浅黑色时，加入一定体积的氯铂酸溶液，搅拌均匀后再用微波进行间歇性处理；从而得到合金混合液；
3)、向步骤2)制备的得到的合金混合液中加入步骤1)制备的碳载体，搅拌均匀，继续用微波进行间歇性处理，即得到未经干燥的Pt-Ru/C催化剂；
4)、将步骤3)制备的未经干燥的Pt-Ru/C催化剂过滤、洗涤，在60℃下真空干燥8-16h，即得到Pt-Ru/C催化剂。
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂混合液含有体积比为6∶5∶2的异丙醇、环己烷和tritonX-100，或含有体积比为4∶1的正庚烷和tritonX-100，或含有质量体积比为1g∶114ml的十六烷基三甲基溴化铵和正庚烷。
3.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池Pt-Ru/C催化剂的制备方法，其特征在于，用微波进行间歇处理方法为：用80W功率加热20秒，加热四次，再用240W功率加热10秒，加热三次，每两次加热间隔时间为十五秒。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103769086A (zh) * 2014-01-13 2014-05-07 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 一种燃料电池催化剂的制备方法
CN104718650A (zh) * 2012-10-16 2015-06-17 株式会社爱考斯研究 催化剂的制造方法和催化剂
CN114308022A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 南京工业大学 一种微波放电制备碳基催化剂的方法
CN115863676A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 中汽创智科技有限公司 碳载铂电催化剂的制备方法、碳载铂电催化剂及应用
CN116565274A (zh) * 2023-05-29 2023-08-08 一汽解放汽车有限公司 改性质子交换膜、膜电极及其制备方法和燃料电池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1274045C (zh) * 2004-10-08 2006-09-06 中国科学院长春应用化学研究所 质子交换膜燃料电池纳米催化剂的制备方法
CN1299375C (zh) * 2005-02-01 2007-02-07 哈尔滨工业大学 直接甲醇燃料电池用Pt－Ru/C催化剂的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104718650A (zh) * 2012-10-16 2015-06-17 株式会社爱考斯研究 催化剂的制造方法和催化剂
CN104718650B (zh) * 2012-10-16 2017-03-01 株式会社爱考斯研究 催化剂的制造方法和催化剂
CN103769086A (zh) * 2014-01-13 2014-05-07 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 一种燃料电池催化剂的制备方法
CN103769086B (zh) * 2014-01-13 2015-07-29 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 一种燃料电池催化剂的制备方法
CN114308022A (zh) * 2021-12-22 2022-04-12 南京工业大学 一种微波放电制备碳基催化剂的方法
CN114308022B (zh) * 2021-12-22 2023-02-28 南京工业大学 一种微波放电制备碳基催化剂的方法
CN115863676A (zh) * 2022-12-16 2023-03-28 中汽创智科技有限公司 碳载铂电催化剂的制备方法、碳载铂电催化剂及应用
CN116565274A (zh) * 2023-05-29 2023-08-08 一汽解放汽车有限公司 改性质子交换膜、膜电极及其制备方法和燃料电池

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