CN104600333B - PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂 - Google Patents

PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN104600333B
CN104600333B CN201510018217.XA CN201510018217A CN104600333B CN 104600333 B CN104600333 B CN 104600333B CN 201510018217 A CN201510018217 A CN 201510018217A CN 104600333 B CN104600333 B CN 104600333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pdmo
ethylene glycol
tio
catalyst
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510018217.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104600333A (zh
Inventor
鞠剑峰
吴东辉
石玉军
章琴
苏广均
华平
李建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN201510018217.XA priority Critical patent/CN104600333B/zh
Priority claimed from CN201310087407.8A external-priority patent/CN103178274B/zh
Publication of CN104600333A publication Critical patent/CN104600333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104600333B publication Critical patent/CN104600333B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8842—Coating using a catalyst salt precursor in solution followed by evaporation and reduction of the precursor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明公开了一种PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法，产品由TiO2纳米线与PdMo纳米合金组成。本发明以高比表面的TiO2纳米线为载体与PdMo纳米合金复合形成多元催化剂。PdMo复合提高TiO2的导电性及对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，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，因此可提高催化剂的抗CO毒化能力，由于PdMo的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中其用量较小，因而可以大大降低直接甲醇燃料电池中催化剂的成本,提高直接甲醇燃料电池的性能。

Description

PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂
本申请是申请号：201310087407.8、申请日：2013-03-19、名称“PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及PdMo/TiO2纳米线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（Direct Methanol Fuel Cell, 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它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的电极催化剂均以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、Ru易溶等缺陷，在DMFC中的利用率还达不到商业化的要求。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，提高抗CO毒化能力。如有报道制备了PtRuTiOX/C 和Au/TiO2PtRu催化剂，TiO2复合可以减少催化剂中贵金属Pt的用量，提高催化性能和抗CO毒化能力，具有应用前景，以TiO2纳米线为载体制备直接甲醇燃料电池非铂阳极催化剂还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低催化剂成本，提高其催化活性和抗CO毒化能力的PdMo/TiO2纳米线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PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征是：所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂由TiO2纳米线与PdMo纳米合金组成；TiO2纳米线的含量为95~99 %，PdMo纳米合金的含量之和为5~1%，上述含量为质量百分比，PdMo的摩尔比nPd:nMo为3:7、1:1或7:3。
所述的PdMo/TiO2纳米线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纳米线的制备：采用溶胶-凝胶法和水热合成法：将计算量的钛酸丁酯溶于无水乙醇，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 ℃真空干燥8-10 小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 ℃空气焙烧3 小时，制得TiO2纳米粉末；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n钛酸丁酯：n无水乙醇：n冰醋酸：n去离子水=1:20~40:1~2.5:2~6；将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180-220℃，反应48 小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60℃烘干后，马弗炉中400-600℃空气焙烧3小时得TiO2纳米线；
2）将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得到TiO2纳米线分散液；
3) 将PdCl2溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl2/乙二醇溶液；
4）将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液；
5）按最后合成的催化剂WPdMo=1 %~5%，摩尔比nPd:nMo=3:7、1:1或7:3的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀；
6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液；
7）将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5）得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；
8） 将步骤7）得到的分散液转入高压反应釜，160 ℃反应5 小时；
9） 反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80℃真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线催化剂。
本发明以高比表面的TiO2纳米线为载体与PdMo纳米合金复合形成多元催化剂。PdMo复合提高TiO2的导电性及对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，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PdMo的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中其用量较小，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：
（1）TiO2纳米线的制备：采用溶胶-凝胶法和水热合成法。将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 ℃真空干燥8-10 小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 ℃空气焙烧3小时，制得TiO2纳米粉末。制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n钛酸丁酯：n无水乙醇：n冰醋酸：n去离子水=1:20~40:1~2.5:2~6。将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180-220℃，反应48 小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60℃烘干后，马弗炉中400-600℃空气焙烧3 小时得TiO2纳米线。
2）将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀；
3) 将PdCl2溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl2/乙二醇溶液；
4）将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液；
5）按最后合成的催化剂WPdMo=1 %，摩尔比nPd:nMo=7:3的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀；
6）将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液；
7）将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5）得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；
8) 将步骤7）得到的分散液转入高压反应釜，160 ℃反应5 小时；
9) 反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80℃真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂。
实施例2：
步骤（5）中按最后合成的催化剂WPdMo=3 %，摩尔比nPd:nMo=1:1，其余同实施例1。
实施例3：
步骤（5）中按最后合成的催化剂WPdMo=5 %，摩尔比nPd:nMo=3:7，其余同实施例1。

Claims (1)

1.一种PdMo/TiO2纳米线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纳米线的制备：采用溶胶-凝胶法和水热合成法；将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80℃真空干燥8-10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600℃空气焙烧3小时，制得TiO2纳米粉末；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为：n钛酸丁酯：n无水乙醇：n冰醋酸：n去离子水＝1:20～40:1～2.5:2～6；将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180-220℃，反应48小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60℃烘干后，马弗炉中400-600℃空气焙烧3小时得TiO2纳米线；
2)将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀；
3)将PdCl2溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl2/乙二醇溶液；
4)将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液；
5)按最后合成的催化剂WPdMo＝3％，摩尔比nPd:nMo＝1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀；
6)将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液；
7)将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5)得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；
8)将步骤7)得到的分散液转入高压反应釜，160℃反应5小时；
9)反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80℃真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂。
CN201510018217.XA 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂 Expired - Fee Related CN104600333B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510018217.XA CN104600333B (zh) 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510018217.XA CN104600333B (zh) 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂
CN201310087407.8A CN103178274B (zh) 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310087407.8A Division CN103178274B (zh) 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104600333A CN104600333A (zh) 2015-05-06
CN104600333B true CN104600333B (zh) 2017-04-12

Family

ID=53125966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510018217.XA Expired - Fee Related CN104600333B (zh) 2013-03-19 2013-03-19 PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104600333B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112103521A (zh) * 2020-10-13 2020-12-18 辽宁科技大学 应用于甲醇燃料电池阳极的核壳结构PtxMoy@TiO2催化剂及其制造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1829141B1 (en) * 2004-12-09 2013-05-29 Nanosys, Inc. Nanowire-based membrane electrode assemblies for fuel cells
CN102836708B (zh) * 2012-09-06 2013-11-06 南通大学 PdAg/TiO2纳米管直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104600333A (zh) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gupta et al. TiO2 modification by gold (Au) for photocatalytic hydrogen (H2) production
CN102836708B (zh) PdAg/TiO2纳米管直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法
CN102361089B (zh) PdNi/TiO2纳米纤维直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
Zhuang et al. Lignin-based carbon dots as high-performance support of Pt single atoms for photocatalytic H2 evolution
CN103178274B (zh) PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
CN107170998A (zh) 一种黑磷石墨烯复合材料负载贵金属纳米粒子的制备方法
CN101733094A (zh) 一种Pt-CeO2/石墨烯电催化剂及其制备方法
Hu et al. Enhanced electrocatalytic methanol oxidation properties by photo-assisted Fe2O3 nanoplates
Melchionna et al. The electrifying effects of carbon-CeO2 interfaces in (electro) catalysis
CN102380371A (zh) 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法
CN105845953B (zh) 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
CN109244485B (zh) 一种NiCo/TiO2电池阳极催化剂及其制备方法
Chai et al. Heterogeneous Ir3Sn–CeO2/C as alternative Pt-free electrocatalysts for ethanol oxidation in acidic media
CN104022295B (zh) 一种直接甲醇燃料电池PdAg/TiO2纳米管电极的制备方法
Liu et al. Advances in anode catalysts of methanol-assisted water-splitting reactions for hydrogen generation
CN113235108B (zh) 一种MXene负载贵金属团簇催化剂及其制备方法和应用
Wei et al. The progress on graphene-based catalysis
CN104600333B (zh) PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂
CN104022292B (zh) 一种TiO2@C负载PdAg直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法
CN104043451A (zh) 一种具有氨基修饰的Pd/TiO2/C纳米复合催化剂的制备方法
CN104022296B (zh) 一种TiO2@C负载PdRu直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
CN111276707A (zh) 一种催化甲醇氧化反应的钯@铂金蛋黄-蛋壳结构的介孔纳米球及其制备方法
CN104810529A (zh) 一种表面氰化改性的纳米金属材料及其制备方法
CN113398971B (zh) 二维RuNi/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用
CN115558954A (zh) 一种氧掺杂碳纳米片负载钯单原子催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170412

Termination date: 20180319

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee