CN102361089B - PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法 - Google Patents

PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法，催化剂由TiO2纳米纤维与纳米PdNi组成，TiO2纳米纤维的质量含量为95~97%，纳米PdNi的质量含量为3~5%。本发明以高比表面的TiO2纳米纤维为载体与纳米PdNi复合形成多元催化剂；PdNi复合提高TiO2的导电性能和TiO2对甲醇的催化性能，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO2，由于PdNi的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中用量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，提高催化剂的抗CO毒化能力。

Description

PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。
背景技术
直接甲醇燃料电池（DMFC）具有能耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、价格便宜、系统简单、运行便捷和噪声低等优点，被认为是未来汽车动力和其他交通工具最有希望的化学电源，引起人们的广泛关注。DMFC最关键的材料之一是电极催化剂，它直接影响电池的性能、稳定性、使用寿命及制造成本。贵金属Pt在低温条件下（小于80℃）具有优异的催化性能，目前DMFC的电机催化剂均以Pt为主要成分，其中PtRu催化剂比纯Pt具有更强的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被认为是目前DMFC最佳的催化剂，但是由于其价格昂贵，在DMFC中的利用率还不到商业化的要求。人们进行了大量研究制备多元复合催化剂以提高其催化活性，提高CO毒化能力，如有报道制备了PtRu-NdOx/C催化剂，Nd氧化物以无定形形态存在，可以减少催化剂中贵金属Pt的用量；另有报道制备了PtRu-Ni/C复合催化剂，降低了贵金属用量，PtRu-Ni/C催化剂比PtRu /C催化剂活性高，抗CO毒化能力强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、工作性能好、制备方便的PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征是：由TiO2纳米纤维与纳米PdNi组成，TiO2纳米纤维的质量含量为95~97%，纳米PdNi的质量含量为3~5%。
一种PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）TiO2纳米纤维的制备：采用溶胶-凝胶法和静电纺丝法：将钛酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，然后在搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸、去离子水的混合物，形成均匀透明的溶胶后进行静电纺丝；静电纺丝时，将所述溶胶加入静电纺丝装置，调节电压为30KV，喷丝头到锡箔的距离为20cm，每小时喷溶胶2ml，得到的纤维在马弗炉中500℃空气焙烧3小时，制得TiO2纳米纤维；
上述制备溶胶时各组分的用量摩尔比为：n（钛酸丁酯）:n（无水乙醇）:n（冰醋酸）:n（去离子水）:n（聚乙烯吡咯烷酮）=1:20~40:1~2.5:2~6:0.1~0.2；
（2）将TiO2纳米纤维按50~100mg/ml的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得TiO2纳米纤维分散液；
（3）将PdCl2溶解到乙二醇中，形成5~10mgPd/ml的PdCl2/乙二醇溶液；
（4）将NiSO4溶解到乙二醇中，形成2~4mgNi/ml的NiSO4/乙二醇溶液；
（5）按最后合成的催化剂W（PdNi）=3~5%、摩尔比n（Pd）:n（Ni）=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合，超声分散均匀后滴加到TiO2纳米纤维分散液中，得分散液；
（6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙醇溶液；
（7）将上述NaOH乙醇溶液滴加到步骤（5）制得的分散液中，调节pH值为8.5~12，得悬浮液；
（8）将KBH4溶解到乙醇溶液中配制成KBH4浓度为0.2~0.5mol/L的KBH4/乙二醇溶液；
（9）在搅拌、惰性气体保护、80~90℃下，向步骤（7）得到的悬浮液中滴加KBH4/乙二醇溶液，反应2~6小时；
（10）反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子和硫酸根离子，80~120℃真空干燥，制得催化剂。
本发明以高比表面的TiO2纳米纤维为载体与纳米PdNi复合形成多元催化剂；PdNi复合提高TiO2的导电性能和TiO2对甲醇的催化性能，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO2，由于PdNi的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中用量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，提高催化剂的抗CO毒化能力。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
一种PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，包括下列步骤：
（1）TiO2纳米纤维的制备：采用溶胶-凝胶法和静电纺丝法：将2.2ml钛酸丁酯和4克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于22ml无水乙醇中，然后在搅拌下滴加22ml无水乙醇、3.6ml冰醋酸、1.8ml去离子水的混合物，形成均匀透明的溶胶后进行静电纺丝；静电纺丝时，将所述溶胶加入静电纺丝装置，调节电压为30KV，喷丝头到锡箔的距离为20cm，每小时喷溶胶2ml，得到的纤维在马弗炉中500℃空气焙烧3小时，制得TiO2纳米纤维；
（2）将TiO2纳米纤维按50~100mg/ml的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得TiO2纳米纤维分散液；
（3）将PdCl2溶解到乙二醇中，形成5~10mgPd/ml的PdCl2/乙二醇溶液；
（4）将NiSO4溶解到乙二醇中，形成2~4mgNi/ml的NiSO4/乙二醇溶液；
（5）按最后合成的催化剂W（PdNi）=3%、摩尔比n（Pd）:n（Ni）=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合，超声分散均匀后滴加到TiO2纳米纤维分散液中，得分散液；
（6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙醇溶液；
（7）将上述NaOH乙醇溶液滴加到步骤（5）制得的分散液中，调节pH值为8.5~12(例8.5、10、12)，得悬浮液；
（8）将KBH4溶解到乙醇溶液中配制成KBH4浓度为0.2~0.5mol/L（例0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.5 mol/L）的KBH4/乙二醇溶液；
（9）在搅拌、惰性气体保护、80~90℃（例80℃、85℃、90℃）下，向步骤（7）得到的悬浮液中滴加KBH4/乙二醇溶液，反应2~6小时（例2小时、4小时、6小时）；
（10）反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子和硫酸根离子，80~120℃（例80℃、100℃、120℃）真空干燥，制得催化剂。
所得催化剂由TiO2纳米纤维与纳米PdNi组成，TiO2纳米纤维的质量含量为97%，纳米PdNi的质量含量为3%。
实施例2：
步骤（1）制备溶胶时：将2.2ml钛酸丁酯和4克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于22ml无水乙醇中，然后在搅拌下滴加22ml无水乙醇、4.8ml冰醋酸、3.6ml去离子水的混合物，形成均匀透明的溶胶后进行静电纺丝；步骤（5）按最后合成的催化剂W（PdNi）=4%、摩尔比n（Pd）:n（Ni）=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合；其余同实施例1。所得催化剂由TiO2纳米纤维与纳米PdNi组成，TiO2纳米纤维的质量含量为96%，纳米PdNi的质量含量为4%。
实施例3：
步骤（1）制备溶胶时：将2.2ml钛酸丁酯和4克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于22ml无水乙醇中，然后在搅拌下滴加22ml无水乙醇、7.2ml冰醋酸、4.8ml去离子水的混合物，形成均匀透明的溶胶后进行静电纺丝；步骤（5）按最后合成的催化剂W（PdNi）=5%、摩尔比n（Pd）:n（Ni）=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合；其余同实施例1。所得催化剂由TiO2纳米纤维与纳米PdNi组成，TiO2纳米纤维的质量含量为95%，纳米PdNi的质量含量为5%。
其他实施例：
上述制备溶胶时各组分的用量摩尔比为：n（钛酸丁酯）:n（无水乙醇）:n（冰醋酸）:n（去离子水）:n（聚乙烯吡咯烷酮）=1:20~40:1~2.5:2~6:0.1~0.2；其余同实施例1。

Claims (1)

1.一种PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）TiO2纳米纤维的制备：采用溶胶-凝胶法和静电纺丝法：将钛酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，然后在搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸、去离子水的混合物，形成均匀透明的溶胶后进行静电纺丝；静电纺丝时，将所述溶胶加入静电纺丝装置，调节电压为30KV，喷丝头到锡箔的距离为20cm，每小时喷溶胶2ml，得到的纤维在马弗炉中500℃空气焙烧3小时，制得TiO2纳米纤维；
上述制备溶胶时各组分的用量摩尔比为：n（钛酸丁酯）:n（无水乙醇）:n（冰醋酸）:n（去离子水）:n（聚乙烯吡咯烷酮）=1:20~40:1~2.5:2~6:0.1~0.2；
（2）将TiO2纳米纤维按50~100mg/ml的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得TiO2纳米纤维分散液；
（3）将PdCl2溶解到乙二醇中，形成5~10mgPd/ml的PdCl2/乙二醇溶液；
（4）将NiSO4溶解到乙二醇中，形成2~4mgNi/ml的NiSO4/乙二醇溶液；
（5）按最后合成的催化剂中PdNi的质量含量为3~5%、摩尔比n（Pd）:n（Ni）=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合，超声分散均匀后滴加到TiO2纳米纤维分散液中，得分散液；
（6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙醇溶液；
（7）将上述NaOH乙醇溶液滴加到步骤（5）制得的分散液中，调节pH值为8.5~12，得悬浮液；
（8）将KBH4溶解到乙醇溶液中配制成KBH4浓度为0.2~0.5mol/L的KBH4/乙二醇溶液；
（9）在搅拌、惰性气体保护、80~90℃下，向步骤（7）得到的悬浮液中滴加KBH4/乙二醇溶液，反应2~6小时；
（10）反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子和硫酸根离子，80~120℃真空干燥，制得催化剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102881934B (zh) * 2012-10-25 2014-12-10 北斗航天新能源科技开发（北京）有限公司 一种甲醇燃料电池
CN103151534B (zh) * 2013-03-19 2014-10-22 南通大学 直接甲醇燃料电池纳米PdNi/介孔TiO2膜阳极及制备方法
CN104022297A (zh) * 2014-05-07 2014-09-03 南通大学 一种直接甲醇燃料电池PdNi/TiO2纳米管电极及其制备方法
CN107020077A (zh) * 2016-02-01 2017-08-08 中国科学院上海高等研究院 一种甲醇氧化制甲酸甲酯的纳米纤维催化剂及其制备方法
CN105845953B (zh) * 2016-04-06 2018-08-24 南通大学 N,C掺杂的TiO2纳米纤维负载Pd@Ni直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法
CN106978652B (zh) * 2017-04-25 2019-07-09 山东大学 一种聚醋酸氧钛前驱体溶胶纺丝液及氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法
CN107359356B (zh) * 2017-06-01 2019-09-17 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
CN108448126B (zh) * 2018-02-09 2020-09-04 中南大学 一种PtAuTi纳米线催化材料及其制备方法和作为燃料电池催化剂的应用
CN109675558B (zh) * 2019-01-16 2021-11-26 北京工业大学 二维钯钨双金属纳米催化剂、制备方法及应用
CN113189188B (zh) * 2021-04-16 2024-03-15 南通大学 一种Au NPs@WP5/BiOBr复合材料的制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101239312A (zh) * 2008-03-07 2008-08-13 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101239312A (zh) * 2008-03-07 2008-08-13 南通大学 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. Usman et al..Syngas Production by Oxy-CO2 Reforming of Methane over PdNi catalyst.《21st North American Catalysis Society Meeting 2009》.2009,1329.
Sakae Takenaka et al.Supported Ni-Pd Catalysts Active for Methane Decomposition into Hydrogen and Carbon Nanofibers.《Chemistry Letters》.2003,第32卷(第1期),26-27.
Supported Ni-Pd Catalysts Active for Methane Decomposition into Hydrogen and Carbon Nanofibers;Sakae Takenaka et al;《Chemistry Letters》;20031231;第32卷(第1期);26-27 *
Syngas Production by Oxy-CO2 Reforming of Methane over PdNi catalyst;O. Usman et al.;《21st North American Catalysis Society Meeting 2009》;20090612;1329 *

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