CN105013468B - 一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法，属于燃料电池催化剂技术领域。本发明的技术方案要点为：一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂，是在纳米电缆载体上负载一元、二元或多元贵金属活性组分而形成的，其中纳米电缆载体是以金属纳米纤维为核、石墨碳为壳的一维纳米电缆结构。本发明还公开了该以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂的制备方法。本发明的催化剂应用范围较广，可以催化氧化包括甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇在内的小分子酸类和醇类物质，并且具有优异的电化学性能，因此在质子交换膜燃料电池上有广阔的应用前景。

Description

一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于燃料电池催化剂技术领域，具体涉及一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为清洁的能源，燃料可再生，来源广泛，储备安全，环境友好，其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，且能量转换率较高，发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时噪音小，尤其适合于便携式电源和电动汽车。除此之外，采用质子交换膜燃料电池氢能发电可以大大提高重要装备及建筑电气系统的供电可靠性，极大地提高智能化程度、节能水平和环保效益。因此，质子交换膜燃料电池是一种极有发展前途的清洁能源。
在质子交换膜燃料电池中，催化剂是核心组成部分，也是决定电池成本和性能的关键材料。常用的载体有碳黑（XC-72）、碳纳米管（MWCNTs）和介孔碳，碳黑是目前广泛应用的催化剂载体之一，但其抗腐蚀性较弱，稳定性差；碳纳米管表面呈惰性，缺乏活性位，贵金属颗粒很难在其表面均匀沉积附着；介孔碳的多孔特性使得部分催化剂金属纳米颗粒可能会被包覆在孔道内，导致催化剂的利用率降低。因此，开发一种可以提高催化剂活性的新型载体成为燃料电池催化剂合成技术领域有待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂及其制备方法，制得的燃料电池催化剂能够有效提高燃料电池的电化学性能。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂，其特征在于：该燃料电池催化剂是在纳米电缆载体上负载一元、二元或多元贵金属活性组分而形成的，其中纳米电缆载体是以金属纳米纤维为核、石墨碳为壳的一维纳米电缆结构，金属纳米纤维为Ag、Cu、Al、Fe、Mg、Zn或Mn，一元贵金属活性组分为Pt或Pd，二元贵金属活性组分为PtRu、PtRh、PtCu、PdRu、PdRh或PdCu，多元贵金属活性组分为PtPdRu、PtPdRh或PtPdCu。
进一步优选，所述的纳米电缆载体的直径为50-500nm，长度为300nm-10μm。
进一步优选，所述的贵金属活性组分的粒径为1-10nm。
本发明所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将碳源和金属源通过溶剂热法于100-200℃反应3-48h得到一维纳米电缆载体；
（2）将一维纳米电缆载体置于管式气氛炉中在氮气保护下于500-1000℃煅烧，然后在功能化试剂中进行加热回流处理1-5h得到功能化纳米电缆载体；
（3）将贵金属前驱体与功能化纳米电缆载体混合均匀，加入添加剂并通过碱液调节pH为8-12，然后通过还原剂还原得到相应贵金属载量的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂；
其中碳源为葡萄糖、乙二醇、丙三醇、蔗糖、纤维素、壳聚糖或淀粉；
金属源为硝酸银、氯化铜、硝酸铝、氯化亚铁、硫酸镁、硫酸锌或氯化锰；
功能化试剂为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液、苯甲酸溶液、乙酸溶液或柠檬酸溶液；
贵金属前驱体为H2PtCl6、Na2PdCl4、PdCl2、CuCl2、RuCl3或RhCl3；
添加剂为草酸钠、HP-β-CD、壳聚糖、柠檬酸钠、邻苯二胺、邻苯二酚、邻苯二甲酸或水杨酸；
碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水溶液；
还原剂为KBH4、NaBH4、Na2S2O3、抗坏血酸、水合肼、LiAlH4、H2或CO。
进一步优选，步骤（1）中金属源与碳源的摩尔比为1:5-20。
进一步优选，步骤（3）中燃料电池催化剂的贵金属载量为5%-40%。
本发明所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂用于催化氧化甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇或异丙醇。
本发明成功合成了具有一维金属为核碳为壳的纳米电缆作为贵金属催化剂载体。一方面，为了提高催化剂活性，制备了该种以金属纳米纤维为核的纳米电缆结构载体，由于金属纳米纤维产生的表面极化效应，贵金属颗粒的电子云相对原子核发生微小位移，使得碳层表面的贵金属原子吸附能增大，从而贵金属纳米颗粒可以均匀负载在载体上，同时不容易发生团聚现象。另一方面，为了提高催化剂稳定性，设计合成该种以碳层为壳的电缆结构载体，一定厚度的碳层在电催化反应中对金属纳米纤维核具有保护作用，有效防止其在电催化过程中被氧化及被腐蚀，另外，碳层表面被官能团化，可以有效锚定贵金属纳米颗粒，同时作为电子交换介质，石墨型碳层具有良好的导电性能。
本发明的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂，其特殊结构对贵金属催化剂的均匀负载起到了有利作用，由于金属纳米纤维增加了贵金属纳米颗粒在碳层表面吸附能，从而防止了贵金属纳米颗粒团聚，因此有效地提高了催化剂的活性；同时碳层对金属核起到有效地保护作用，其表面官能团锚定贵金属颗粒，所以使得催化剂的稳定性提高。该催化剂应用范围较广，可以催化氧化包括甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇在内的小分子酸类和醇类物质，并且具有优异的电化学性能，因此在质子交换膜燃料电池上有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的Ag@C纳米电缆载体的XRD图谱；
图2是本发明实施例4制得的Pd/Fe@C燃料电池催化剂的TEM图；
图3是本发明实施例8制得的Mg@C纳米电缆载体的FESEM图；
图4是本发明实施例8制得的Mg@C纳米电缆载体的能谱图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
以Ag@C纳米电缆负载贵金属Pt作为催化剂为例，贵金属载量为5%进行说明。
取0.25g硝酸银和1.1mL丙三醇（摩尔比为1:13，其中硝酸银0.0012mol，丙三醇0.015mol）并加入35mL摩尔浓度为1mol/L的硫酸溶液，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于170℃反应10h，冷却至室温后用去离子水和乙醇洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为600℃，将煅烧后的产品加入到150mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钾溶液中，在沸水浴中加热回流2h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Ag@C纳米电缆载体，图1为该Ag@C纳米电缆载体的XRD图，从图中可以明显看出Ag的衍射峰。
取40mg Ag@C纳米电缆载体和100mg柠檬酸钠超声分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入2.1mL 1mgPt/mL H2PtCl6，通过氢氧化钠溶液调节pH为10，然后加入KBH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例2
以Cu@C纳米电缆负载贵金属Pt作催化剂为例，贵金属载量为20%进行说明。
取0.51g氯化铜和13g葡萄糖（摩尔比为1:20，其中氯化铜0.0037mol，葡萄糖0.074mol），加入35mL去离子水，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于160℃反应36h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为700℃，将煅烧后的产品加入到100mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液中，在沸水浴中加热回流3h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Cu@C纳米电缆载体。
取40mg Cu@C纳米电缆载体和100mg草酸钠超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入10mL 1mgPt/mL H2PtCl6，通过氢氧化钾溶液调节pH为10，然后加入抗坏血酸还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例3
以Zn@C纳米电缆负载贵金属Pt作催化剂为例，贵金属载量为5%进行说明。
取1g硫酸锌和1.7mL乙二醇（摩尔比为1:5，其中硫酸锌0.0062mol，乙二醇0.031mol），加入到35mL乙二醇中，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于100℃反应48h，冷却至室温后用去离子水和乙醇洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为500℃，将煅烧后的产品加入到200mL摩尔浓度为1mol/L的氨水溶液中，在沸水浴中加热回流1h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Zn@C纳米电缆载体。
取40mg Zn@C纳米电缆载体和80mg邻苯二酚超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入2.1mL 1mgPt/mL H2PtCl6，通过氢氧化钠溶液调节pH为8，然后加入水合肼还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例4
以Fe@C纳米电缆负载贵金属Pd作催化剂为例，贵金属载量为10%进行说明。
取0.8g氯化亚铁和23g蔗糖（摩尔比为1:11，其中氯化亚铁0.0063mol，蔗糖0.067mol），加入到35mL乙二醇中，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于200℃反应3h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为1000℃，将煅烧后产品加入到200mL摩尔浓度为2mol/L的苯甲酸溶液中，在沸水浴中加热回流5h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Fe@C纳米电缆载体。
取40mg Fe@C纳米电缆载体和100mg壳聚糖超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入2.2mL 2mgPd/mL Na2PdCl4，通过氢氧化钾溶液调节pH为12，然后加入KBH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。图2为Pd/Fe@C燃料电池催化剂的TEM图，从图中可以看出，Fe@C为一维纳米电缆结构，且Pd纳米颗粒均匀负载在Fe@C载体上。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例5
以Fe@C纳米电缆负载贵金属PtRu作催化剂为例，贵金属载量为40%进行说明。
取0.8g氯化亚铁和23g蔗糖（摩尔比为1:11，其中氯化亚铁0.0063mol，蔗糖0.067mol），加入到35mL乙二醇中，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于180℃反应16h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为800℃，将煅烧后的产品加入到200mL摩尔浓度为2mol/L的苯甲酸溶液中，在沸水浴中加热回流4h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Fe@C纳米电缆载体。
取40mg Fe@C纳米电缆载体和100mg草酸钠超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入10mL 2mgPt/mL H2PtCl6和3.4mL 2mgRu/mL RuCl3，通过氨水溶液调节pH为10，然后加入LiAlH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例6
以Fe@C纳米电缆负载贵金属PtRuCu作催化剂为例，贵金属载量为10%进行说明。
取0.8g氯化亚铁和23g蔗糖（摩尔比为1:11，其中氯化亚铁0.0063mol，蔗糖0.067mol），加入到35mL乙二醇中，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于180℃反应16h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为800℃，将煅烧后的产品加入到200mL摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钾溶液中，在沸水浴中加热回流4h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Fe@C纳米电缆载体。
取40mg Fe@C纳米电缆载体和100mg水杨酸超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入1.2mL 2mgPt/mL H2PtCl6、1.2mL 2mgRu/mL RuCl3和13.4mg CuCl2，通过氢氧化钠溶液调节pH为11，然后加入Na2S2O3还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例7
以Al@C纳米电缆负载贵金属PtPd作催化剂为例，贵金属载量为30%进行说明。
取0.7g硝酸铝和2mL乙二醇（摩尔比为1:6，其中硝酸铝0.0060mol，乙二醇0.036mol），加入35mL去离子水，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于140℃反应20h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为750℃，将煅烧后的产品加入到100mL摩尔浓度为1mol/L的柠檬酸溶液中，在沸水浴中加热回流3.5h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Al@C纳米电缆载体。
取50mg Al@C纳米电缆载体和100mg HP-β-CD超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入5mL 2mgPd/mL PdCl2和5.5mL 2mgPt/mL H2PtCl6，通过氢氧化钾溶液调节pH为11，然后加入氢气还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
实施例8
以Mg@C纳米电缆负载贵金属PdCu作催化剂为例，贵金属载量为25%进行说明。
取1.4g氯化锰和11mL丙三醇（摩尔比为1:14，其中氯化锰0.011mol，丙三醇0.15mol），加入35mL去离子水，搅拌均匀后转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，于150℃反应24h，冷却至室温后用去离子水洗涤数次，真空干燥；
将产品放入管式气氛炉中，在氮气保护下煅烧，煅烧温度为800℃，将煅烧后的产品加入到150mL摩尔浓度为2mol/L的乙酸溶液中，在沸水浴中加热回流3h，降至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后收集得到Mg@C纳米电缆载体。
取50mg Mg@C纳米电缆载体和100mg草酸钠超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入12mL 2mgPd/mL PdCl2和35.6mg CuCl2，通过氨水溶液调节pH为10，然后加入LiAlH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。通过分析Mg@C纳米电缆载体的FESEM图和能谱图（如图3和图4所示），从图中可以看出，载体为一维纳米电缆结构，且外层为石墨碳，内核为Mg，从而证明了所得到的纳米电缆载体的形貌及结构组成。
对比例1
以XC-72负载贵金属PdCu作催化剂为例，贵金属载量为25%进行说明。
取50mg XC-72和100mg草酸钠超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入12mL 2mgPd/mL PdCl2和35.6mg CuCl2，通过氢氧化钠溶液调节pH为12，然后加入NaBH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散于分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
对比例2
以碳纳米管负载贵金属PtPd作催化剂为例，贵金属载量为40%进行说明。
取50mg 碳纳米管和100mg邻苯二胺超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入10mL 2mgPt/mL H2PtCl6和6.5mL 2mgPd/mL PdCl2，通过氢氧化钾溶液调节pH为12，然后加入抗坏血酸还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散在分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
对比例3
以介孔碳载体负载贵金属PtRhCu作催化剂为例，贵金属载量为40%进行说明。
取50mg 介孔碳和100mg水杨酸超声均匀分散于体积比为1:1的水醇混合液中，加入10mL 2mgPt/mL H2PtCl6、7mL 2mgRh/mL RhCl3和13.4mg CuCl2，通过氢氧化钠溶液调节pH为11，然后加入NaBH4还原后用去离子水洗涤并放入真空干燥箱中于40℃干燥，最后得到燃料电池催化剂。
取4mg燃料电池催化剂分散在分散剂中，再加入质子交换膜（Nafion），将混合液超声后涂在玻碳电极表面，采用组成三电极系统，通过电化学工作站测量该催化剂的电催化性能。该燃料电池催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇最大峰电流密度值见表1，其循环1000圈之后的最大峰电流密度值见表2。
表1 催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇催化氧化的最大峰电流密度值
。
表2 催化剂对甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇催化氧化循环1000圈之后的最大峰电流密度值
。
以上实施例对本发明的基本原理和主要特征进行了描述，所发明的金属纳米纤维为核碳为壳的纳米电缆载体负载一元、二元及多元贵金属作催化剂，适用于多种小分子酸类和醇类的催化氧化，并具有良好的电催化活性和稳定性。通过对比例得出，与传统的碳黑、碳纳米管和介孔碳相比，所发明的纳米电缆载体负载贵金属催化剂的电催化活性和稳定性更加优异，是一种具有广阔应用前景的燃料电池催化剂。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (6)

1.一种以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂，其特征在于：该燃料电池催化剂是在纳米电缆载体上负载二元或多元贵金属活性组分而形成的，其中纳米电缆载体是以金属纳米纤维为核、石墨碳为壳的一维纳米电缆结构，金属纳米纤维为Ag、Cu、Al、Fe、Mg、Zn或Mn，二元贵金属活性组分为PtRu、PtRh、PtCu、PdRu、PdRh或PdCu，多元贵金属活性组分为PtPdRu、PtPdRh或PtPdCu；
所述的纳米电缆载体的直径为500nm；
所述的贵金属活性组分的粒径为1-10nm。
2.根据权利要求1所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂，其特征在于：所述的纳米电缆载体的长度为300nm-10μm。
3.一种权利要求1或2所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将碳源和金属源通过溶剂热法于100-200℃反应3-48h得到一维纳米电缆载体；
（2）将一维纳米电缆载体置于管式气氛炉中在氮气保护下于500-1000℃煅烧，然后在功能化试剂中进行加热回流处理1-5h得到功能化纳米电缆载体；
（3）将贵金属前驱体与功能化纳米电缆载体混合均匀，加入添加剂并通过碱液调节pH为8-12，然后通过还原剂还原得到相应贵金属载量的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂；
其中碳源为葡萄糖、乙二醇、丙三醇、蔗糖、纤维素、壳聚糖或淀粉；
金属源为硝酸银、氯化铜、硝酸铝、氯化亚铁、硫酸镁、硫酸锌或氯化锰；
功能化试剂为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液、苯甲酸溶液、乙酸溶液或柠檬酸溶液；
贵金属前驱体为H2PtCl6、Na2PdCl4、PdCl2、CuCl2、RuCl3或RhCl3；
添加剂为草酸钠、HP-β-CD、壳聚糖、柠檬酸钠、邻苯二胺、邻苯二酚、邻苯二甲酸或水杨酸；
碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水溶液；
还原剂为KBH4、NaBH4、Na2S2O3、抗坏血酸、水合肼、LiAlH4、H2或CO。
4.根据权利要求3所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中金属源与碳源的摩尔比为1:5-20。
5.根据权利要求3所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中燃料电池催化剂的贵金属载量为5%-40%。
6.权利要求1所述的以纳米电缆为载体的燃料电池催化剂在催化氧化甲酸、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇或异丙醇中的应用。
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