專利名稱：PtCo納米立方體催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及制備PtCo納米立方體催化劑的方法將鉬(Pt)前體、鈷(Co)前 體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中并加熱該混合物以制備PtC0納米立方體，并將它們 吸附在碳載體上，隨后除去表面穩(wěn)定劑。按照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式制備的PtCo納米 立方體催化劑可用于開發(fā)高效燃料電池。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)化石燃料耗盡的關(guān)注，對(duì)下一代能源的研究和興趣已經(jīng)在世界范圍內(nèi)增 加。因此，作為不排放污染物的環(huán)境友好型能源，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界已經(jīng)對(duì)氫燃料電池進(jìn)行了 研究。特別地，期望氫燃料電池取代汽車中現(xiàn)有的石油基發(fā)動(dòng)機(jī)，并在替代能量市場(chǎng)上吸引 了可觀的注意。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是將氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)過程中釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn) 化為電能的系統(tǒng)。氫在陽極被氧化，氧在陰極被還原，由此產(chǎn)生水。它是不會(huì)產(chǎn)生任何污染 物的環(huán)境友好型能源。運(yùn)行溫度相對(duì)較低，在50-100°C，且能量密度高。為此，它可以用作 家用及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的小規(guī)模能源。但是，存在待解決的問題，包括低反應(yīng)速率導(dǎo)致的低輸出 能量密度、使用大量鉬(Pt)催化劑、和電極表面上形成的水汽的去除。目前的研究已經(jīng)集中于解決這些問題和PEMFC的商品化。特別地，通過改善燃料 電池催化劑而提高電池效率被認(rèn)為是極其重要的。對(duì)用于還原氧的金屬催化劑來說，已知的是Pt與各種過渡金屬的合金表現(xiàn)出 優(yōu)于純Pt催化劑的催化活性。尤其是PtCo合金據(jù)報(bào)道顯示出高出大約3倍的活性 (J. K. Norskov等，Angew. Chem. Int. Ed.，45卷，2897頁)。同樣，已知的是，具有晶面的立方 體Pt催化劑表現(xiàn)出比球形Pt催化劑更好的活性。因此，為了適當(dāng)?shù)靥岣呋钚?，金屬催化?優(yōu)選為具有均勻粒徑和窄粒徑分布、并可吸附在碳載體上的立方體PtCo合金。近來，納米膠體合成已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)，因?yàn)樗軌蛉菀椎刂苽浯祟惤饘俅呋?齊U。納米膠體的有利之處在于，因?yàn)楸砻婊钚詣┢鸬搅吮砻娣€(wěn)定劑的作用，納米膠體可以適 當(dāng)?shù)嘏帕卸粫?huì)團(tuán)聚。此外，由于有能夠以相對(duì)小的量負(fù)載納米膠體，可以適當(dāng)?shù)孬@得高催 化活性。因此，由于納米膠體允許高金屬負(fù)載并制備具有均勻尺寸的納米級(jí)金屬合金，納米 膠體是非常有前途的。納米膠體合成的有利之處在于通過防止納米膠體顆粒的團(tuán)聚或聚 結(jié)，可以適當(dāng)?shù)孬@得均勻的顆粒間距，由于膠體結(jié)構(gòu)能夠通過合成過程中改變金屬鹽的當(dāng) 量輕易地控制金屬組成，有可能適當(dāng)?shù)嘏c兩種或多種金屬形成合金，而且可以適當(dāng)?shù)孬@得 均勻的尺寸、窄粒徑分布和高金屬負(fù)載。但是，為了實(shí)現(xiàn)高催化活性，必須從獲得的納米膠 體上除去表面穩(wěn)定劑。韓國(guó)專利第10-0823502號(hào)、日本專利申請(qǐng)公開第2003-045442號(hào)和美國(guó)專利申請(qǐng) 公開第2009-0104497號(hào)公開了制備Pt合金催化劑，包括PtCo，它們的全部?jī)?nèi)容引用本文以 供參考；但是這些方法不適于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)催化劑，因?yàn)樗鼈冃枰邷責(zé)崽幚?。因此，在本領(lǐng)域中需要提高催化活性的方法。
在此背景技術(shù)部分公開的上述信息僅僅為了加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，并 且因此，它可能包含不形成已經(jīng)為本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明提供一種制備具有優(yōu)異的表面特性和活性的PtCo納米立方體 催化劑的方法。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種用于適當(dāng)?shù)刂苽銹tCo納米立方體催化劑 的方法，包括將鉬(Pt)前體、鈷(Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以適當(dāng)?shù)刂?備溶液；在惰性氣體氣氛下加熱該溶液；適當(dāng)?shù)乇３衷撊芤旱臏囟纫垣@得PtCo合金納米立 方體；將該P(yáng)tCo合金納米立方體吸附在碳載體上以獲得催化劑；并適當(dāng)?shù)貜脑摯呋瘎┥铣?去該表面穩(wěn)定劑。在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式中，通過防止納米顆粒團(tuán)聚導(dǎo)致的形狀、表面積和 組成的改變，可以經(jīng)由簡(jiǎn)單的方法優(yōu)選地制備具有優(yōu)異的活性和高效率的燃料電池用催化 劑。要理解的是本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語通常包括機(jī)動(dòng)車， 例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種艇和船的水 運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、插入式(plug-in)混合電動(dòng)車、氫燃料 車和其他代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力車是具有兩種或多種動(dòng)力源的車輛，例如，具有汽油動(dòng) 力和電動(dòng)力的車輛。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)通過合并于本文并構(gòu)成本說明書一部分的附圖和下面 的具體實(shí)施方式
將變得顯而易見或更為詳細(xì)地闡述，附圖和具體實(shí)施方式
共同用于通過實(shí) 施例解釋本發(fā)明的原理。


現(xiàn)在將參照附圖所圖示的其某些示例性的實(shí)施方式，詳細(xì)描述本發(fā)明的上述和其 它特征，下面給出的實(shí)施方式僅僅是出于舉例說明的目的，并且因此不限制本發(fā)明，其中圖1示出按照本發(fā)明制備的PtCo合金納米立方體的電子透射顯微照片(A 低放 iC，B C身寸 (selectivetransmission pattern))；圖2示出吸附在碳載體上的按照本發(fā)明制備的PtCo合金納米立方體的電子透射 顯微照片；并且圖3A示出按照本發(fā)明制備的PtCo合金納米立方體催化劑(實(shí)線曲線)與市售催 化劑(虛線曲線)的循環(huán)伏安圖，B示出氧還原的活性。應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是在一定程度上表示用于說明 本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的簡(jiǎn)化表示。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征包 括，例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。
具體實(shí)施例方式如本文所述，本發(fā)明包括一種制備PtCo納米立方體催化劑的方法，包括將鉬(Pt)前體、鈷(Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以制備溶液，在惰性氣體氣氛下加 熱該溶液，保持該溶液的溫度以獲得PtCo合金納米立方體，在碳載體上吸附該P(yáng)tCo合金納 米立方體以獲得催化劑，和從該催化劑上除去表面穩(wěn)定劑。本發(fā)明還提供一種燃料電池，其包含通過本文所述的任意一種方法制備的PtCo 納米立方體催化劑。參考附圖，由下列實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征和方面將變得顯而易見， 下文中將闡述它們。本發(fā)明涉及一種制備PtCo納米立方體催化劑的方法，優(yōu)選包括將鉬(Pt)前體、鈷 (Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以適當(dāng)?shù)刂苽淙芤海辉诙栊詺怏w氣氛下加熱 該溶液；適當(dāng)?shù)乇３衷撊芤旱臏囟纫垣@得PtCo合金納米立方體；適當(dāng)?shù)卦谔驾d體上吸附該 PtCo合金納米立方體以獲得催化劑；以及從該催化劑上適當(dāng)?shù)爻ケ砻娣€(wěn)定劑。優(yōu)選地，Pt前體可以是選自但不僅限于乙酰丙酮化鉬(II)、氯化鉬和六乙酰丙酮 化鉬的一種或多種，Co前體可以是選自但不僅限于八羰基二鈷和氯化鈷的一種或多種。在 進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于1摩爾Pt前體，Co前體的用量可以為0. 3至2摩爾、優(yōu)選 0. 3至0. 7摩爾。優(yōu)選地，如果使用少于0. 3摩爾的Co前體，會(huì)降低其在所得合金中的比例， 并由此令催化劑的低氧還原活性變低，從而適當(dāng)?shù)孬@得八足形(ortapod-shaped)顆粒。在 其它進(jìn)一步的實(shí)施方式中，如果使用多于0. 7摩爾的Co前體，會(huì)適當(dāng)?shù)靥岣哌^渡金屬的比 例，并由此令催化劑的低氧還原活性變低，從而適當(dāng)?shù)孬@得立方八面體形顆粒。優(yōu)選地，表面穩(wěn)定劑使得納米合金顆粒在不會(huì)團(tuán)聚的情況下排列，并能夠以相對(duì) 低的量適當(dāng)?shù)刎?fù)載該納米顆粒，從而提供合適的催化活性。按照某些優(yōu)選的實(shí)施方式，表面 穩(wěn)定劑可以是選自油酸、油胺、三辛基膦和三苯基膦的一種或多種，它們的兩種或多種的混 合物是優(yōu)選的。優(yōu)選地，當(dāng)使用兩種表面穩(wěn)定劑時(shí)，油酸和油胺的混合物是優(yōu)選的，優(yōu)選油 酸與油胺的1 1混合物。優(yōu)選地，基于1摩爾Pt前體，表面穩(wěn)定劑的用量可以為2至20 摩爾、優(yōu)選2至15摩爾、更優(yōu)選2至10摩爾。在某些示例性的實(shí)施方式中，如果使用少于 2摩爾的表面穩(wěn)定劑，會(huì)發(fā)生顆粒團(tuán)聚。在其它一些示例性的實(shí)施方式中，如果使用多于10 摩爾的表面穩(wěn)定劑，會(huì)適當(dāng)?shù)孬@得八足形顆粒。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，還原劑可以是能夠還原前體的任意一種還原劑。優(yōu) 選地，還原劑可以是選自1，2_十六烷二醇、乙二醇和1，5_戊二醇的一種或多種。優(yōu)選地， 基于1摩爾Pt前體，還原劑的用量為1至5摩爾、優(yōu)選1至3摩爾。按照某些示例性的實(shí) 施方式，如果使用少于1摩爾的還原劑，Pt不會(huì)被還原。在其它示例性的實(shí)施方式中，如果 使用超過5摩爾的還原劑，會(huì)發(fā)生顆粒團(tuán)聚。優(yōu)選地，由于Pt前體與Co前體在溶液狀態(tài)下反應(yīng)，使用能夠溶解它們的溶劑。優(yōu) 選地，溶劑可以是選自但不必限于二辛醚、乙二醇、1-十八烯和二芐醚的一種或多種。為了 促進(jìn)溶解，優(yōu)選在100至120°c下進(jìn)行溶解。在本發(fā)明的其它進(jìn)一步的實(shí)施方式中，當(dāng)在惰性氣體氣氛下加熱溶液時(shí)，惰性氣 體適當(dāng)?shù)胤乐贡贿€原劑由Pt前體和Co前體還原得到的金屬被空氣中的氧氣氧化。優(yōu)選地， 惰性氣體可以是選自氮、氦、氬、氖、氪、氙和氡的一種或多種。按照進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式， 加熱溶液以提高Pt前體與Co前體的反應(yīng)性。優(yōu)選地，以在反應(yīng)開始時(shí)的溫度至200°C、優(yōu) 選從120°C至200°C，以0. 5至10°C /分鐘的速率進(jìn)行加熱。
在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，適當(dāng)?shù)貙?00°C的溫度保持60至90分鐘以獲得 PtCo合金納米立方體。優(yōu)選地，當(dāng)在碳載體上吸附PtCo合金納米立方體以獲得催化劑時(shí)，將溶液的溫度 適當(dāng)?shù)亟档椭脸?，并?yōu)選加入不能溶解該納米合金的溶劑以使溶解在溶液中的納米合金 沉淀，由此獲得納米合金。隨后，在離心后除去上清液。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于 此目的的溶劑可以是選自乙醇、甲醇和丙酮的一種或多種。在除去上清液后，將沉淀物適當(dāng) 地溶解在有機(jī)溶劑中。該有機(jī)溶劑可以是選自但不僅限于甲苯、己烷和戊烷的一種或多種。 優(yōu)選地，在真空中完全除去殘余溶劑后，將剩余的固體再次溶解在有機(jī)溶劑中。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，由此獲得的PtCo合金納米立方體可適當(dāng)?shù)匚皆?碳載體上以制備催化劑。優(yōu)選地，其上適當(dāng)?shù)匚絇tC0合金納米立方體的碳載體可以是納 米合金可吸附于其上并可以用作燃料電池的催化劑載體的任意一種。在某些優(yōu)選的實(shí)施方 式中，可以使用，例如，但不限于科琴黑、碳納米管、富勒烯(fullerene)等等。優(yōu)選地，PtCo 合金納米立方體可以以碳載體重量的10至60%的量吸附在碳載體上。在某些優(yōu)選的實(shí)施 方式中，如果PtCo合金納米立方體適當(dāng)?shù)匾缘陀谔驾d體重量的10%的量吸附，催化活性會(huì) 適當(dāng)?shù)夭蛔?。在其他進(jìn)一步的實(shí)施方式中，如果它們適當(dāng)?shù)匾猿^60%的量吸附，催化活性 不會(huì)以量的比例增加，并且由于缺少碳載體，催化劑的機(jī)械性能會(huì)適當(dāng)?shù)亓踊?。按照本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，從催化劑上適當(dāng)?shù)爻ケ砻娣€(wěn)定劑。優(yōu)選地， 其中在碳載體上適當(dāng)?shù)匚絇tCo合金納米立方體的催化劑包括用于獲得納米合金的表面 穩(wěn)定劑。優(yōu)選地，表面穩(wěn)定劑使PtC0合金納米立方體的表面穩(wěn)定，并且進(jìn)一步地，其還優(yōu)選 地降低氧還原活性。因此，不得不適當(dāng)?shù)爻ケ砻娣€(wěn)定劑。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施方式 中，優(yōu)選使用表面穩(wěn)定劑去除劑。在進(jìn)一步相關(guān)的實(shí)施方式中，優(yōu)選地，表面穩(wěn)定劑去除劑 可以是二乙醚。在使用表面穩(wěn)定劑去除劑從PtC0合金納米立方體催化劑除去表面穩(wěn)定劑 后，進(jìn)行離心并除去上清液。該步驟重復(fù)3至10次。按照進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式，剩余材 料可以在真空中完全去除。由于在沒有高溫?zé)崽幚淼那闆r下適當(dāng)?shù)乇３至⒎襟w結(jié)構(gòu)，按照本文所述的本發(fā)明 的優(yōu)選實(shí)施方式的制備PtCo納米立方體催化劑的方法能夠制備具有優(yōu)異的表面特性和活 性的PtCo納米合金催化劑。因此，可以有效地用于開發(fā)高效燃料電池催化劑和燃料電池。
實(shí)施例這里描述實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)。下列實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)僅用于舉例說明的目的，并不是要限 制本發(fā)明公開的范圍。實(shí)施例1 制備PtCo納米立方體將乙酰丙酮化鉬(II) (Pt(acac)2,0. 050克，0. 127毫摩爾)、八羰基二鈷 (Co2 (CO) 8，0.0109克，0. 064毫摩爾)、油酸(1.0毫升)、油胺(1. O毫升)和1，2-十六烷二 醇(0.03克，0.12毫摩爾)在氬氣氛下溶解在二芐醚(8毫升)中并加熱至120°C。該溫度 以3°C/分鐘的速率由120°C升高至200°C，并在200°C下保持90分鐘。反應(yīng)后，溫度降低 至常溫。加入乙醇(20毫升)后，接著在3000rpm下離心10分鐘，上清液適當(dāng)?shù)貟仐墸瑢⒑?色沉淀物適當(dāng)?shù)厝芙庠诩妆街小Ｔ谡婵罩型耆ト魏螝埩舻囊掖既軇?，將殘余固體再次 溶解在甲苯中以獲得PtCo合金納米立方體。
實(shí)施 2 在科琴黑卜.吸跗PtCo納來立方彳本并除去表面穩(wěn)定劑將實(shí)施例1中制備的PtCo納米立方體吸附在碳載體科琴黑(KetjenBlack International Company, Japan)上以制備催化劑。將實(shí)施例1中制備的PtCo納米立方體以碳載體重量的40%的量加入到甲苯溶液 中。隨后，在將碳載體加入到甲苯溶液中之后，混合物在40°C下以300rpm攪拌一天以制備 催化劑。反應(yīng)后，完全除去溶劑，由此制備的催化劑用二乙醚洗滌幾次以便從催化劑上除 去表面穩(wěn)定劑。隨后，在離心和除去上清液后，剩余材料在真空中完全去除以獲得除去表面 穩(wěn)定劑的催化劑。泖丨試?yán)?在透射電子顯微鏡下觀察實(shí)施例1中制備的PtCo納米立方體。結(jié)果顯示在圖1 中。圖1示出按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式制備的PtCo合金納米立方體的電子透射顯 微照片(A 低放大倍率，B 高放大倍率，C 選擇的透射圖案)。如圖1中所見，該納米顆粒具有相當(dāng)均勻的尺寸(平均尺寸7.8 士 0.5納米)和 立方體形狀，每個(gè)納米顆粒的晶格面具有高結(jié)晶度。在通過能量散射X射線能譜(EDS)和 感應(yīng)耦合型等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AEQ分析該納米顆粒的組成時(shí)，證明合成了包含 9 1(87.2 12. 8和89. 5 10. 5)比例的Pt和Co的PtCo納米立方體。測(cè)試?yán)?在透射電子顯微鏡下觀察實(shí)施例2中獲得的PtCo合金納米立方體催化劑。研究 該催化劑中PtCo合金納米立方體的形狀和結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果顯示在圖2中。當(dāng)實(shí)施例2中PtCo合金納米立方體吸附在科琴黑碳載體上時(shí)，該納米合金的顆粒 形狀或結(jié)構(gòu)沒有改變。甚至在使用二乙醚從催化劑上去除表面穩(wěn)定劑后也沒有觀察到改 變。測(cè)試?yán)? 測(cè)量PtCo納米立方體催化劑的有效表面積將實(shí)施例2中制備的PtCo合金納米立方體催化劑(5毫克)和Nafion 117(Fluka, 0. 10毫升)加入到蒸餾水O毫升)中并用超聲波處理器分散大約10分鐘。所得PtCo墨 水溶液用5微升注射器注射到碳電極表面。隨后，在70°C烘箱中將該電極小心地干燥，使得 PtCo納米立方體墨水溶液可以均勻地涂布在直徑3毫米的碟的整個(gè)面積上。接著，采用具有碳工作電極(直徑3毫米的碟，BAQ、Pt反電極(直徑0.5毫米、 長(zhǎng)度5厘米的線，BAS)和Ag/AgCl參比電極(Ag/AgCl，飽和NaCl氣氛)的普通三電極設(shè) 備，并使用Autolab (PGSTAT 10，Eco Chemie, the Netherlands)電化學(xué)式分析儀進(jìn)行循環(huán) 伏安法實(shí)驗(yàn)。在飽和氮?dú)夥障掠?. 5 M的硫酸溶液進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)將電壓以20毫伏/秒的 速率由-0.2伏改變至1.0伏。圖3A示出實(shí)施例2中制備的PtCo合金納米立方體催化劑的循環(huán)伏安圖。如圖3A所示，實(shí)施例2中制備的PtCo合金納米立方體催化劑(實(shí)線曲線)具有比 市售催化劑(Johnson Matthey催化劑，虛線曲線)小3倍的有效表面積。在0. 2V處PtCo 納米立方體催化劑的強(qiáng)峰是由于氫在Pt晶面上解吸，并說明PtCo納米合金具有立方體形 狀。同樣，實(shí)際表面積幾乎對(duì)應(yīng)于該P(yáng)tCo納米立方體催化劑的表面積值，這是由于有效地除去了表面穩(wěn)定劑。測(cè)Ii式徹丨4測(cè)丨量PtCo納米立方體催仆為丨的氧丄不原活十牛如測(cè)試?yán)?中那樣，將PtCo納米立方體墨水溶液(5微升)注射到碳電極表面上。 隨后，在70°C烘箱中小心地干燥該電極，使得PtCo納米立方體墨水溶液可以均勻地涂布在 直徑3毫米的碟的整個(gè)面積上。在飽和氧氣氣氛下使用0. 5 M的硫酸溶液測(cè)量氧還原的催化活性，同時(shí)將電壓以 10毫伏/秒的速率從0. O伏改變至1. O伏。結(jié)果顯示在圖:3B中。如圖:3B中所見，實(shí)施例2中制備的PtCo合金納米立方體催化劑(實(shí)線曲線)具 有比市售催化劑(Johnson Matthey催化劑，虛線曲線)高大約4倍的半波電位。這說明通 過合成均勻的PtCo納米立方體并有效去除表面穩(wěn)定劑而制備的催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化 活性。盡管已參考具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的 是，可以做出各種改變和變型而不背離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的精神和范圍由所附 的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種制備PtCo納米立方體催化劑的方法，包括將鉬(Pt)前體、鈷(Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以制備溶液；在惰性氣體氣氛下加熱所述溶液；保持所述溶液的溫度以獲得PtC0合金納米立方體；在碳載體上吸附所述PtCo合金納米立方體以獲得催化劑；和從所述催化劑上除去表面穩(wěn)定劑。
2.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述Pt前體是選自 乙酰丙酮化鉬(II)、氯化鉬和六乙酰丙酮化鉬的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述Co前體是八羰 基二鈷、氯化鈷或其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述表面穩(wěn)定劑是選 自油酸、油胺、三辛基膦和三苯基膦的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述還原劑是選自 1,2-十六烷二醇、乙二醇和1，5-戊二醇的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述溶劑是選自二辛 醚、乙二醇、1-十八烯和二芐醚的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述惰性氣體是選自 氮、氦、氬、氖、氪、氙和氡的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中以0.5至10°C /分 鐘的速率由120°C至200°C進(jìn)行所述加熱，并將200°C的溫度保持60至90分鐘以獲得所述 PtCo合金納米立方體。
9.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中所述碳載體是選自科 琴黑、碳納米管和富勒烯的一種或多種。
10.如權(quán)利要求1所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中使用二乙醚作為表 面穩(wěn)定劑去除劑以除去所述表面穩(wěn)定劑。
11.一種燃料電池，其包括由權(quán)利要求1所述的方法制備的Ptc0納米立方體催化劑。
12.—種制備PtCo納米立方體催化劑的方法，包括將鉬(Pt)前體、鈷(Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以制備溶液；加熱所述溶液；保持所述溶液的溫度以獲得PtCo合金納米立方體；和在碳載體上吸附所述PtCo合金納米立方體以獲得催化劑。
13.如權(quán)利要求12所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，其中在惰性氣體氣氛下 加熱所述溶液。
14.如權(quán)利要求12所述的制備PtCo納米立方體催化劑的方法，進(jìn)一步包括從所述催化 劑上除去表面穩(wěn)定劑。
15.一種燃料電池，其包括由權(quán)利要求12所述的方法制備的PtCo納米立方體催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備PtCo納米立方體催化劑的方法，該方法包括將鉑(Pt)前體、鈷(Co)前體、表面穩(wěn)定劑和還原劑溶解在溶劑中以制備溶液；在惰性氣體氣氛下加熱該溶液；保持溶液的溫度以獲得PtCo合金納米立方體；在碳載體上吸附該P(yáng)tCo合金納米立方體以獲得催化劑；和從該催化劑上除去表面穩(wěn)定劑。公開的制備PtCo納米立方體催化劑的方法能夠通過簡(jiǎn)單的工藝制備具有均勻尺寸和立方體形狀的納米立方體，并能夠通過防止納米立方體團(tuán)聚導(dǎo)致的形狀、表面積和組成上的改變而用于開發(fā)高效燃料電池。
文檔編號(hào)B01J23/89GK102059126SQ20101014277
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者崔上一, 樸焌宅, 權(quán)洛顯, 李在承, 黃仁哲 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社, 韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院