本發(fā)明涉及燃料電池催化劑載體材料領(lǐng)域，特別涉及一種制備納米級高分子載體復(fù)合催化劑的方法。
背景技術(shù)：
低溫燃料電池作為一種綠色能源轉(zhuǎn)換裝置已被廣泛應(yīng)用于軍事指揮、交通運(yùn)輸、無線電通訊、清潔電站、航天飛行、電動(dòng)汽車、便攜式移動(dòng)電源等領(lǐng)域。尤其在環(huán)境與能源問題日益突出的今天，對于燃料電池進(jìn)一步的研究與開發(fā)仍具有重大的社會(huì)意義與美好的應(yīng)用前景。雖然部分燃料電池(如質(zhì)子交換膜燃料電池)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用，但其成本、工作性能、轉(zhuǎn)換效率仍需進(jìn)一步的改善。
燃料電池電極上的催化劑材料(包括金屬納米粒子催化劑和催化劑載體)作為催化反應(yīng)的活性中心，是燃料電池中最核心的部件之一。它性能的優(yōu)劣直接影響著燃料電池的工作性能和轉(zhuǎn)換效率。其中，催化劑載體作為金屬納米粒子的支撐材料，其結(jié)構(gòu)與性能直接決定著金屬催化劑顆粒的粒徑大小、分散性、催化活性及穩(wěn)定性。炭黑作為一種傳統(tǒng)的燃料電池催化劑載體，具有較大的比表面積，然而其部分孔徑太小，不能與反應(yīng)液進(jìn)行充分的接觸，從而降低了催化劑的利用效率。另外，碳材料載體也容易被氧化腐蝕。
聚(3，4乙撐二氧噻吩)(PEDOT)，作為聚噻吩(PTh)的一種衍生物，是典型的導(dǎo)電高分子之一，由于其獨(dú)特的物理與化學(xué)性能，被譽(yù)為導(dǎo)電高分子領(lǐng)域的“明星”。與其他導(dǎo)電聚合物相比，PEDOT還有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)導(dǎo)電率高：用旋涂或者澆鑄成膜得到的PEDOT其電導(dǎo)率能達(dá)到550S cm-1，用氣相聚合法得到的聚合物更是達(dá)到1000S cm-1以上；(2)氧化狀態(tài)下具有很高的穩(wěn)定性；(3)氧化狀態(tài)下，PEDOT的薄層幾乎是透明的，這是它在電子器件方面得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素；(4)PEDOT具有一定的生物相容性，可用作電化學(xué)生物傳感器敏感原件的載體；(5)PEDOT本身為不溶性聚合物，但其與一種水溶性高分子電解質(zhì)聚苯乙烯磺酸(PSS)復(fù)合而得的PEDOT/PSS具有很高的可處理性，已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
PEDOT作為燃料電池催化劑載體，在酸性電解液中能夠有效地提高貴金屬納米粒子的電催化活性，且保持良好的穩(wěn)定性，這在文獻(xiàn)中已有相關(guān)報(bào)道。然而，PEDOT在堿性燃料電池中的應(yīng)用測試卻少有研究與報(bào)道。本發(fā)明提供的技術(shù)方案將PEDOT與石墨烯(GE)復(fù)合，用化學(xué)“一鍋法”制備出一種納米級高分子載體復(fù)合催化劑，具體制備步驟如下：
(1)首先，室溫下將5-10mL的H2/PdCl4溶液與15mL的去離子水混合均勻，磁力攪拌下迅 速加入5mLEDOT(25μL)乙醇溶液，溶液立即變?yōu)樯钏{(lán)色，繼續(xù)攪拌4h使其充分反應(yīng)；
(2)然后，向反應(yīng)液中分別加入不同量的(5，10，20mL)GO分散液(0.25mg/mL)與12.5mL的H2/PdCl4溶液，超聲1h使其分散均勻；
(3)接著磁力攪拌下，向反應(yīng)液中滴加過量NaBH4溶液，使反應(yīng)過夜；最后，將所得反應(yīng)液離心，多次用乙醇與去離子水沖洗、離心，然后將所得復(fù)合物分散到100mL去離子水中以備后用。
本發(fā)明有益效果：(1)采用簡單、快捷的“一鍋法”成功制備了具有三維結(jié)構(gòu)的Pd-PEDOT/GE復(fù)合物，其中PEDOT為納米球狀，GE片層則將相鄰的PEDOT納米球包裹住，Pd納米粒子則均勻地分散在GE的表面以及PEDOT納米球的內(nèi)部及表面。(2)GE的加入增強(qiáng)了Pd-PEDOT納米球間的聯(lián)絡(luò)并提高了其穩(wěn)定性，高導(dǎo)電性的GE也起著導(dǎo)線的作用，從而有利于電子在Pd-PEDOT/GE復(fù)合材料間的傳輸。(3)Pd-PEDOT/GE對于乙醇的電化學(xué)氧化表現(xiàn)出高的電催化活性、穩(wěn)定性以及強(qiáng)的抗毒化性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施過程，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例中的描述。
實(shí)施例1
(1)首先，室溫下將5mL的H2/PdCl4溶液與15mL的去離子水混合均勻，磁力攪拌下迅速加入5mLEDOT(25μL)乙醇溶液，溶液立即變?yōu)樯钏{(lán)色，繼續(xù)攪拌4h使其充分反應(yīng)；
(2)然后，向反應(yīng)液中分別加入不同量的(5，10，20mL)GO分散液(0.25mg/mL)與12.5mL的H2/PdCl4溶液，超聲1h使其分散均勻；
(3)接著磁力攪拌下，向反應(yīng)液中滴加過量NaBH4溶液，使反應(yīng)過夜；最后，將所得反應(yīng)液離心，多次用乙醇與去離子水沖洗、離心，然后將所得復(fù)合物分散到100mL去離子水中以備后用。
實(shí)施例2
(1)首先，室溫下將10mL的H2/PdCl4溶液與15mL的去離子水混合均勻，磁力攪拌下迅速加入5mLEDOT(25μL)乙醇溶液，溶液立即變?yōu)樯钏{(lán)色，繼續(xù)攪拌4h使其充分反應(yīng)；
(2)然后，向反應(yīng)液中分別加入不同量的(5，10，20mL)GO分散液(0.25mg/mL)與12.5mL的H2/PdCl4溶液，超聲1h使其分散均勻；
(3)接著磁力攪拌下，向反應(yīng)液中滴加過量NaBH4溶液，使反應(yīng)過夜；最后，將所得反應(yīng)液離心，多次用乙醇與去離子水沖洗、離心，然后將所得復(fù)合物分散到100mL去離子水中以備后用。