CN111354953B - 一种制备无碳载体的燃料电池的催化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备无碳载体的燃料电池的催化剂的方法。所述制备燃料电池的催化剂的方法包括制备具有多面体形状的第一金属纳米颗粒，沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长第二金属，和去除所述第一金属纳米颗粒。

Description

一种制备无碳载体的燃料电池的催化剂的方法
技术领域
本发明涉及一种制备不包括碳载体的燃料电池的催化剂的方法。
背景技术
燃料电池是一种将燃料的化学能转化为电能的系统。原则上，水是燃料电池在发电过程中产生的唯一的副产物。因此，与传统的内燃机相比，燃料电池作为具有高输出量和高转化效率的清洁能源而引起关注。
燃料电池通过向阳极提供包含氢气的燃料气和向阴极提供包含氧气的氧化气而产生电动势。
在阳极发生氧化反应(由下列公式(1)表示)，在阴极发生还原反应(由下列公式(2)表示)。发生总反应(由下列公式(3)表示)从而向外部电路提供电动势。
H2→2H++2e-  公式(1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O  公式(2)
H2+(1/2)O2→H2O  公式(3)
依据电解质的类型，燃料电池的示例包括聚合物电解质膜燃料电池(PEFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。
在这些燃料电池中，聚合物电解质膜燃料电池(PEFC)和磷酸燃料电池(PAFC)使用催化剂促进氧化还原反应(ORR)，所述催化剂作为阴极催化剂，包括导电碳载体和由碳载体支撑的具有优异的催化活性的金属(例如，铂或铂合金)。
然而，由碳载体支撑的铂催化剂的催化活性和耐久性因碳载体的降解以及铂颗粒的奥斯特瓦尔德熟化或分解等而降低。为了解决这个问题，韩国专利申请号10-1862822公开了发展使用钛而不是碳作为载体的技术。韩国专利特开公开号10-2018-0042874公开了向碳载体中掺杂氮(N)的技术。
公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本公开背景技术的理解，因此其可以包含并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于解决与现有技术相关的上述问题。
本发明的主题是提供一种制备燃料电池的催化剂的方法，所述催化剂自支撑而无碳载体并且对氧化还原反应具有优异的活性。
然而，本发明所要实现的主题并不限于上述主题。从下文的描述中，本发明的主题将更加明显，并且将依靠所附权利要求书中指出的元件或组合来实现。
一个方面，本发明提供了一种制备燃料电池的催化剂的方法。所述方法包括制备第一金属纳米颗粒，沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长第二金属，以及去除所述第一金属纳米颗粒。
在一个实施方案中，所述第一金属可以选自Au、Cu、Co及其组合。
在另一个实施方案中，所述第一金属纳米颗粒可以具有40nm至70nm的平均粒径。
在另一个实施方案中，所述第二金属可以选自Pt、Rh、Ru及其组合。
在另一个实施方案中，所述第二金属可以沿所述第一金属纳米颗粒的边缘位点选择性地生长。
在另一个实施方案中，所述生长第二金属可以包括在所述第一金属纳米颗粒的表面沉淀微量的第三金属和用所述第二金属置换在所述第一金属纳米颗粒的边缘沉淀的所述第三金属。
在另一个实施方案中，所述第三金属可以选自Ag、Cu、Ni及其组合。
在另一个实施方案中，在用第二金属置换第三金属时，所述第二金属可以通过电置换反应置换所述第三金属。
在另一个实施方案中，在生长第二金属时，所述第二金属可以沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长，形成具有与所述第一金属纳米颗粒的多面体形状相同的形状的框架。
在另一个实施方案中，去除所述第一金属纳米颗粒可以包括使用刻蚀剂在溶液中刻蚀所述第一金属纳米颗粒。
在另一个实施方案中，在去除第一金属纳米颗粒时，可以去除所述第一金属纳米颗粒使所述第一金属以薄膜的形式留在所述第二金属的框架的内表面上。
另一方面，本发明提供了一种制备燃料电池的催化剂层的方法。所述方法包括将包含上述催化剂的液滴滴加在基底上并蒸发所述液滴。
在一个实施方案中，可以在30℃至70℃的温度下进行蒸发所述液滴。
在另一个实施方案中，可以通过蒸发所述液滴时的所述催化剂的自组装形成催化剂层。
在另一个实施方案中，所述催化剂层可以具有2μm至12μm的厚度。
下文讨论本发明的其它方面和实施方案。
附图说明
现将参考所附附图说明的某些示例性实施方案详细描述本发明的上述和其它特征，所述附图在下文中仅用于说明，因此对本发明是非限制性的，其中：
图1为显示根据本发明的制备燃料电池的催化剂的方法的流程图。
图2为示意性地显示第一金属纳米颗粒的视图。
图3为显示第一金属纳米颗粒和沿第一金属纳米颗粒的边缘生长的第二金属的视图。
图4为显示沿第一金属纳米颗粒的边缘生长第二金属的步骤的详细步骤的流程图。
图5为示意性地显示根据本发明的燃料电池的催化剂的视图。
图6为显示根据本发明的制备燃料电池的催化剂层的方法的流程图。
图7为示意性地显示根据本发明的催化剂的自组装状态的视图。
图8A显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析实施例1使用的金纳米颗粒的结果。
图8B显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析实施例1的生长有铂的金纳米颗粒的结果。
图8C显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析实施例1制备的催化剂的结果。
图9A-9C显示了使用透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线能谱(EDS)测量实施例1的催化剂的形状和元素分布的结果。图9A显示了催化剂的形状的测量。图9B显示了催化剂中包括的铂(Pt)的元素分布的测量。图9C显示了催化剂中包括的金(Au)的元素分布的测量。
图10A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析实施例1的催化剂的结果。
图10B以放大的形式显示了实施例1的催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
图11A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析实施例2的催化剂的结果。
图11B以放大的形式显示了实施例2的催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
图12A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析实施例3的催化剂的结果。
图12B以放大的形式显示了实施例3的催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
图13A显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析实施例4的催化剂层的顶部表面的结果。
图13B显示了使用扫描电子显微镜(SEM)分析催化剂层的横截面的结果。
图14A-14C显示了使用扫描电子显微镜(SEM)分析具有与实施例4的催化剂层不同的厚度的催化剂层的横截面的结果。图14A显示了分析具有2μm的厚度的催化剂层的结果。图14B显示了分析具有4μm的厚度的催化剂层的结果。图14C显示了分析具有12μm的厚度的催化剂层的结果。
图15A显示了评估根据对比实施例的催化剂层的耐久性的结果。
图15B显示了评估实施例4的催化剂层的耐久性的结果。
图16显示了测量根据实施例4和对比实施例的不同厚度的催化剂层的电化学活性表面积(ECSA)和电流密度的结果。
应当了解，附图不必按比例，而是显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。
在这些图形中，遍及附图的多幅图的附图标记表示本发明的相同的或等同的部分。
具体实施方式
通过关于所附附图的几个实施方案将容易地理解本发明的上述主题、其它主题、特征和优点。然而，本发明可以体现为许多不同形式且不应被解释为限制于本文列出的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本发明将是彻底并且完整的，并且将本发明的概念充分传达给本领域技术人员。
在附图中，即使在不同的附图中描述，相同或相似的元件用相同的附图标记表示。在附图中，为清晰起见，放大了结构的尺寸。应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”和“第二”等描述各个元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，第一元件可以称为第二元件。相似地，第二元件可以称为第一元件，而不偏离本发明的范围。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。
应当进一步理解，在本说明书中使用术语“包括”、“包含”和/或“具有”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件、组件或其结合，但是不排除存在或添加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件或其结合。另外，应当理解当元件(例如层、膜、区域或基板)被称为在另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件上或者也可以存在中介元件。还应当理解当元件(例如层、膜、区域或基板)被称为在另一个元件“下”时，其可以直接在另一个元件下或者也可以存在中介元件。
除非另有说明，本文使用的涉及成分数量、反应条件、聚合物组成和公式的所有数字、数值和/或表达式应理解为在一切情况下通过术语“约”修改，因为这些数字本质上是近似值，反映了在获得这些值时所遇到的各种测量不确定性。此外，如果本文公开了数值范围，除非另有说明，否则该范围是连续的，并且包括该范围的从最小值到最大值(包括最大值)之间的每个数值。此外，如果此类范围涉及整数，除非另有说明，否则包括从最小值到最大值(包括最大值)之间的每个整数。
图1为显示根据本发明的制备燃料电池的催化剂的方法的流程图。参考图1，所述催化剂制备方法包括制备具有多面体形状的第一金属纳米颗粒10的步骤(S10)，沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长第二金属的步骤(S20)，以及去除所述第一金属纳米颗粒的步骤(S30)。
图2为示意性地显示所述第一金属纳米颗粒10的视图。所述第一金属纳米颗粒10的形状并不仅限于图2的形状，而是可以是各个其他多面体形状中的任意一种，只要它包括面与面相遇的边缘。
所述第一金属可以选自Au、Cu、Co及其组合，并且在一个实施例中，可以为金(Au)。
所述第一金属纳米颗粒10可以具有40nm至70nm的平均粒径。当平均粒径落在上述数值范围时，最终获得的第二金属的框架可以保持其形状，并且燃料可以平稳地引入框架中。可以使用商业可得的激光衍射-散射式粒度分布分析仪(例如，Microtrac粒度分布分析仪)测量如上所述的平均粒径。可替选地，可以从扫描电子显微镜图像中任意提取200个颗粒，测量粒径并计算其平均值。
图3为显示所述第一金属纳米颗粒10和沿所述第一金属纳米颗粒10的边缘生长的第二金属20的视图。
如图3所示，可以通过沿所述第一金属纳米颗粒10的边缘位点选择性地生长所述第二金属20进行沿第一金属纳米颗粒10的边缘生长第二金属20的步骤S20。在该实施例中，术语“位点选择性生长”表示仅在特定区域有意地生长所述第二金属20。
本发明的特征在于，所述第一金属纳米颗粒10具有多面体形状，所述第二金属20使用在多面体的面和边缘之间的表面能差异仅沿多面体的边缘生长。稍后将对其进行详细描述。
所述第二金属20可以选自Pt、Rh、Ru及其组合，并且在一个实施例中，可以为铂(Pt)。
图4为显示沿所述第一金属纳米颗粒10的边缘生长所述第二金属20的步骤S20的详细步骤的流程图。参考图4，生长所述第二金属20的步骤S20包括在所述第一金属纳米颗粒10的表面沉淀微量的第三金属的步骤(S21)和用所述第二金属20置换在所述第一金属纳米颗粒10的边缘沉淀的所述第三金属的步骤(S22)。
在所述第一金属纳米颗粒10的表面沉淀微量的第三金属的步骤S21包括制备所述第一金属纳米颗粒10和稳定剂的混合溶液，并且向所述混合溶液中加入第三金属的前体和还原剂以进行反应。
所述稳定剂可以为表面活性剂，例如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。
所述第三金属可以选自Ag、Cu、Ni及其组合，并且在一个实施例中，可以为银(Ag)。此时，所述第三金属的前体可以为硝酸银(AgNO3)。
所述还原剂可以选自抗坏血酸、硼氢化钠(NaBH4)、羧酸及其组合。所述第三金属的前体被还原剂还原并且沉淀到所述第一金属纳米颗粒10的表面上。
如果向混合溶液中过度地加入第三金属的前体，则在第一金属纳米颗粒10的表面上会沉淀过量的第三金属。在这种情况下，当用第二金属20置换第三金属时，反应时间可能会增加。而且，可能需要去除第三金属的单独步骤。因此，最好向混合溶液中加入少量的第三金属的前体，以便只有微量的第三金属在第一金属纳米颗粒10的表面上沉淀。在该实施例中，术语“微量的第三金属的沉淀”表示第三金属在第一金属纳米颗粒10的表面上的沉淀在一定程度上形成非常薄的涂层。可以根据所述第一金属纳米颗粒10的平均粒径和形状适当地调整将要沉淀的所述第三金属的量。例如，可以以对应于大于0％并且小于20％的原子比的量沉淀第三金属。第三金属的原子比可以为第三金属与第一金属的元素比。
用所述第二金属20置换在所述第一金属纳米颗粒10的边缘沉淀的所述第三金属的步骤S22包括将酸溶液和第二金属20的前体加入到沉淀第三金属的步骤S21的所得产物中以进行反应。
所述酸溶液可以选自盐酸、硝酸、硫酸及其组合。
在一个实施例中，所述第二金属20可以为铂(Pt)。此时，所述第二金属20的前体可以为氯铂酸(H2PtCl6)。
第二金属20通过电置换反应置换第三金属。在该实施例中，术语“电置换反应”为在具有相对高的还原电势的金属离子和具有相对低的还原电势的金属在溶液中相遇并化学计量地相互反应而发生的反应，从而使具有高还原电势的金属离子金属化并且使具有低还原电势的金属电离。结果为具有高还原电势的金属离子以金属的形式稳定。
在本发明中，电置换反应在在所述第一金属纳米颗粒10的表面上微量沉淀的所述第三金属(例如，Ag0)和来源于所述第二金属20的前体的金属离子(例如，Pt4+)之间发生。此时，电置换反应在所述第一金属纳米颗粒10的边缘(边缘具有比其表面更高的表面能)发生，并且Pt4+沿边缘以Pt0的形式生长。
结果，如图3所示，所述第二金属20沿所述第一金属纳米颗粒10的边缘生长，从而形成具有与所述第一金属纳米颗粒10的多面体形状相同的形状的框架。
去除第一金属纳米颗粒10的步骤S30可以包括使用刻蚀剂在溶液中在所述第二金属20生长并形成框架的边缘刻蚀所述第一金属纳米颗粒10。具体地，可以通过向生长所述第二金属20的步骤S20的所得产物中引入刻蚀剂仅去除所述第一金属纳米颗粒10。
图5为示意性地显示根据本发明的燃料电池的催化剂1的视图。所述催化剂1可以为仅包括所述第二金属20的框架的材料，所述第一金属纳米颗粒10已从所述框架中去除。
可以依据第一金属纳米颗粒10的材料适当地选择刻蚀剂。第一金属可以为金(Au)。此时，刻蚀剂可以为氯金酸(HAuCl4)。
去除所述第一金属纳米颗粒10的步骤S30可以包括去除所述第一金属纳米颗粒10使第一金属以薄膜的形式留在所述第二金属20的框架的内表面上。可以通过调整刻蚀剂的浓度和刻蚀时间来防止第一金属被完全去除。留下的第一金属以薄膜的形式存在于所述第二金属20的框架的内表面上并且用于支撑所述第二金属20的框架。因此，进一步的提升了所述催化剂1的耐久性。
根据本发明的制备燃料电池的催化剂1的方法可以进一步包括从去除所述第一金属纳米颗粒10的步骤S30的所得产物中分离被刻蚀的第一金属和从第一金属制备所述第一金属纳米颗粒10的步骤。
可以通过对去除第一金属纳米颗粒10的步骤S30的所得产物进行离心来分离催化剂1。可以通过向上清液中加入还原剂分离上清液中溶解的第一金属。
图6为显示根据本发明的制备燃料电池的催化剂层的方法的流程图。参考图6，催化剂层制备方法包括将包含上述催化剂1的液滴滴加在基底上的步骤(S40)和蒸发所述液滴的步骤(S50)。
所述液滴可以为包含所述催化剂1的浓缩水溶液。可以通过调整将滴加的液滴的量调整最终获得的催化剂层的厚度。
可以在30℃至70℃的温度下进行蒸发所述液滴的步骤S50。
当所述液滴蒸发时，催化剂进行自组装形成催化剂层。图7为示意性地显示催化剂1的自组装状态的视图。参考图7，在使所述催化剂1致密的同时保持其形状，从而形成催化剂层。
所述催化剂层可以具有2μm至12μm的厚度。例如，可以使用透射电子显微镜(TEM)观察和测量催化剂层的厚度。
下面将参考本文列出的实施例对本发明进行更详细描述。提供这些实施例仅用于说明本发明，不应解释为限制本发明的范围。
实施例1
制备包括10ml的金(Au)纳米颗粒和作为稳定剂的15ml的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的混合溶液。图8A显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析金纳米颗粒的结果。
向上述混合溶液中加入30μl的2mM的硝酸银(AgNO3)和960μl的0.1M的抗坏血酸。其反应在约70℃的烘箱中进行约1小时，以在金纳米颗粒的表面沉淀微量的银(Ag)。向所得产物中加入960μl的0.1M的盐酸(HCl)和165μl的2mM的氯铂酸(H2PtCl6)。其反应在约70℃的烘箱中进行约3小时，使在银(Ag0)和铂离子(Pt4+)之间发生电置换反应以沿金纳米颗粒的边缘生长铂(Pt)。图8B显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析生长有铂的金纳米颗粒的结果。
向所得产物中引入氯金酸(HAuCl4)，将金纳米颗粒的金(Au)氧化为金离子(Au1+)，从而去除金纳米颗粒。图8C显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析最终获得的催化剂的结果。
图9A-9C显示了使用透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线能谱(EDS)测量催化剂的形状和元素分布的结果。具体地，图9A显示了催化剂的形状的测量。图9B显示了催化剂中包括的铂(Pt)的元素分布的测量。图9C显示了催化剂中包括的金(Au)的元素分布的测量。
参考图9A和9B，在所述催化剂具有的结构中，金纳米颗粒已被去除，仅留下铂(Pt)框架。参考图9C，源自金纳米颗粒的金(Au)元素以薄膜的形式存在于铂(Pt)框架的内表面上并且支撑所述框架。
图10A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析催化剂的结果。图10B以放大的形式显示了催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
参考图10A，在所述催化剂具有的结构中，金纳米颗粒已被去除，仅留下铂(Pt)框架。参考图10B，所述框架具有约11±1nm的厚度。
实施例2
以与实施例1相同的方式制备催化剂，除了所加入的氯铂酸(H2PtCl6)(第二金属的前体)的量增加至330μl。图11A和11B显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析根据实施例2的催化剂的结果。
图11A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析催化剂的结果。图11B以放大的形式显示了催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
参考图11A，在所述催化剂具有的结构中，金纳米颗粒已被去除，仅留下铂(Pt)框架。参考图11B，所述框架的厚度略大于实施例1中框架的厚度。具体地，所述框架具有约15±1nm的厚度。
实施例3
以与实施例1相同的方式制备催化剂，除了所加入的氯铂酸(H2PtCl6)(第二金属的前体)的量增加至660μl。图12A和12B显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析根据实施例3的催化剂的结果。
图12A显示了使用透射电子显微镜(TEM)在不同的比例下分析催化剂的结果。图12B以放大的形式显示了催化剂的部分以测量催化剂的铂(Pt)框架的厚度。
参考图12A，所述催化剂的铂(Pt)框架的厚度远大于实施例1中框架的厚度。具体地，参考图12B，所述框架具有约25±1nm的厚度。
实施例4
使用根据实施例3的催化剂制备燃料电池的催化剂层。将约3μl的量的包括催化剂的液滴滴加在玻璃碳上并且在约70℃下干燥约5分钟，从而获得催化剂层。
图13A显示了使用透射电子显微镜(TEM)分析催化剂层的顶部表面的结果。图13B显示了使用扫描电子显微镜(SEM)分析催化剂层的横截面的结果。
参考图13A，催化剂在催化剂层内紧实地进行自组装。参考图13B，所述催化剂层具有约7μm的厚度。
可以通过调整所滴加的液滴的量调整所述催化剂层的厚度。图14A-14C显示了使用扫描电子显微镜(SEM)分析催化剂层横截面的结果，所述催化剂层通过适当地调整所滴加的液滴的量而形成具有2μm、4μm和12μm的厚度。
试验实施例1
评估根据实施例4的催化剂层(厚度7μm)的耐久性。作为对比实施例，使用商业可得的来自Alfa Aesar的包括40重量％的Pt/C的催化剂层。在100mv/s的条件下进行约800次充电/放电。测试结果显示在图15A和15B中。图15A显示了评估根据对比实施例的催化剂层的耐久性的结果，图15B显示了评估根据实施例4的催化剂层的耐久性的结果。
参考图15A，根据对比实施例的催化剂层具有低电流密度。而且，当进行800次充电/放电时，电流密度降低了约23％。
另一方面，参考图15B，根据实施例4的催化剂层具有高电流密度。而且，当进行800次充电/放电时，电流密度仅降低了约6％。
试验实施例2
测量根据实施例4和对比实施例的不同厚度的催化剂层的电化学活性表面积(ECSA)和电流密度。测试结果显示在图16中。
参考图16，与对比实施例相比，根据本发明的催化剂层的电化学活性表面积基于其厚度的增加而极大地增加。此外，与对比实施例相比，根据本发明的催化剂层的电流密度基于其厚度的增加而极大地增加。
从上述描述可明显看出，根据本发明，可以获得自支撑而无碳载体并且对氧化还原反应具有优异的活性的燃料电池的催化剂。
此外，可以获得可防止由于碳载体造成的催化剂金属活性表面积减少的燃料电池的催化剂。
此外，可以获得可防止由于碳载体腐蚀造成的结构不稳定的发生的燃料电池的催化剂。
此外，可以获得燃料电池的催化剂层，其中燃料可以平稳地移至催化剂中，从而促进和提升催化剂的活性区域中的反应。
本领域技术人员应当理解，通过本发明可达到的效果并不限于上文特别地描述。从上述详细描述中可以更清楚理解本发明的其他效果。
已经参考实施方案详细描述本发明。然而，本领域技术人员应当理解，可以在这些实施方案中做出改变而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (10)

1.一种制备燃料电池的催化剂的方法，所述方法包括：
制备第一金属纳米颗粒；
沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长第二金属；和
去除所述第一金属纳米颗粒，
其中，生长所述第二金属包括：在所述第一金属纳米颗粒的表面沉淀微量的第三金属；和用所述第二金属置换在所述第一金属纳米颗粒的边缘沉淀的所述第三金属，
其中，所述第一金属选自Au、Cu、Co及其组合，
其中，所述第一金属纳米颗粒具有40nm至70nm的平均粒径，
其中，所述第二金属选自Pt、Rh、Ru及其组合，
其中，所述第三金属选自Ag、Cu、Ni及其组合。
2.根据权利要求1所述的制备燃料电池的催化剂的方法，其中，所述第二金属沿所述第一金属纳米颗粒的边缘位点选择性地生长。
3.根据权利要求1所述的制备燃料电池的催化剂的方法，其中，所述第三金属被所述第二金属通过电置换反应置换。
4.根据权利要求1所述的制备燃料电池的催化剂的方法，其中，所述第一金属纳米颗粒具有多面体形状，以及
其中，所述第二金属沿所述第一金属纳米颗粒的边缘生长，形成具有与所述第一金属纳米颗粒的多面体形状相同的形状的框架。
5.根据权利要求1所述的制备燃料电池的催化剂的方法，其中，去除所述第一金属纳米颗粒包括使用刻蚀剂在溶液中刻蚀所述第一金属纳米颗粒。
6.根据权利要求1所述的制备燃料电池的催化剂的方法，其中，去除所述第一金属纳米颗粒使所述第一金属以薄膜的形式留在所述第二金属的框架的内表面上。
7.一种制备燃料电池的催化剂层的方法，所述方法包括：
将包括使用权利要求1所述的方法制备的催化剂的液滴滴加在基底上，并且
蒸发所述液滴。
8.根据权利要求7所述的制备燃料电池的催化剂层的方法，其中，在30℃至70℃的温度下进行蒸发所述液滴。
9.根据权利要求7所述的制备燃料电池的催化剂层的方法，其中，当所述液滴蒸发时，所述催化剂进行自组装。
10.根据权利要求7所述的制备燃料电池的催化剂层的方法，其中，所述催化剂层具有2μm至12μm的厚度。
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