專利名稱：一種用于燃料電池的負載型鉑催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于燃料電池的負載型鉬催化劑及 其制備方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料所含化學(xué)能直接、連續(xù)地轉(zhuǎn)化為電能的高效、 潔凈的發(fā)電系統(tǒng)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體 氧化物燃料電池(SOFC)等。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池具有運行溫度低、能量密度高、無腐 蝕、啟動快等優(yōu)點在便攜式電源和小型電源等方面具有良好的應(yīng)用前景。在質(zhì)子交換膜燃料電池中，催化層是電極進行電化學(xué)反應(yīng)的場所，催化層的結(jié)構(gòu)、 催化劑的活性和穩(wěn)定性對電池的性能均有重要影響。由于金屬鉬價格昂貴且資源有限，目 前燃料電池常用的催化劑為負載型鉬催化劑，即將鉬負載在載體上形成的復(fù)合催化劑。負 載型鉬催化劑的催化性能與催化劑的本征物理化學(xué)性能有關(guān)，如納米鉬金屬粒徑大小、納 米鉬金屬粒子在碳上的分散程度、物相和化學(xué)組成、雜質(zhì)的影響等，其中，一維納米線結(jié)構(gòu) 由于具有各向異性結(jié)構(gòu)造成優(yōu)勢晶面暴露等優(yōu)點，用作燃料電池的催化劑時能夠提高鉬的 利用率?，F(xiàn)有技術(shù)公開了多種納米線結(jié)構(gòu)的負載型鉬催化劑，如Jimg等采用模板法 合成了 Pt 納米線(Jung, Y. S. ；Lee, J. H. ；Lee, J. Y. ；Ross, C. A. Nano. Lett. 2010，10， 3722-3726)，Sakamoto 等采用表面活性劑法合成了 Pt 納米線(Sakamoto，Y. ；Fukuoka, A. ；Higuchi, T. ；Shimomura, N. ；Inagaki, S. ；Ichikawa, M. J. Phys. Chem. B 2004,108, 853-858)，但是，模板法或表面活性劑法需要使用模板或表面活性劑，從而增加了對模板或 表面活性劑的清洗步驟，很難保證晶面的干凈，對電催化不利。Xia等通過引入外加離子控 制鉬新生核的過飽和度從而控制鉬生成納米線，但是這種納米線僅在較低濃度下生長在鉬 球上，電催化性能較差，不利于規(guī)模化應(yīng)用(Chen，J. Y. derricks, Τ. Teissier, Μ. ；Xia, Y. N. J. Am. Chem. Soc. 2004，126，10854-10855)。另外，為了減小傳質(zhì)阻力，提高載量催化劑也是提高電池性能的一種方法，但是在 高載量條件下，鉬納米粒子容易發(fā)生團聚，會降低鉬的利用率(Fang，B. ；Chaudhari, N. K.； Kim, M. S. ；Kim, J. H. ；Yu，J. S. J. Am. Chem. Soc. 2009，131，15330-15338)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于燃料電池的負載型鉬催化 劑及其制備方法，本發(fā)明提供的方法操作簡單、條件溫和，能夠得到高載量、高活性、高鉬利 用率的負載型鉬催化劑。本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的負載型鉬催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將載體分散于去離子水中，得到第一懸濁液；b)向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸和甲酸，超聲分散后，得到第二懸濁液；
C)將所述第二懸濁液在0°C 40°C靜置反應(yīng)，洗滌、干燥后得到負載型鉬催化劑。優(yōu)選的，所述步驟a)中，所述載體為活性炭、碳納米管、石墨烯或二氧化鈦。優(yōu)選的，所述步驟a)中，所述載體與所述去離子水的質(zhì)量體積比為IOmg 20mg 20mL 60mLo優(yōu)選的，所述步驟b)中，所述氯鉬酸和甲酸的摩爾比為0. 5 5 200 1000。優(yōu)選的，所述氯鉬酸與所述載體的質(zhì)量比為2 10 1 10。優(yōu)選的，所述步驟b)中，所述超聲分散的時間為20min 60min。優(yōu)選的，所述步驟c)中，所述第二懸濁液靜置反應(yīng)的溫度為10°C 30°C。優(yōu)選的，所述步驟c)中，所述第二懸濁液靜置反應(yīng)的時間為10h 100h。優(yōu)選的，所述步驟c)中，用去離子水進行洗滌。本發(fā)明還提供了一種按照上述技術(shù)方案所述的方法制備得到的用于燃料電池的 負載型鉬催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先將載體分散于去離子水中，得到第一懸浮液；向所述 第一懸浮液中加入氯鉬酸和甲酸，超聲分散并初步形成核后，得到第二懸濁液；將第二懸濁 液在10°C 40°C的條件下靜置，甲酸和氯鉬酸反應(yīng)后得到負載型鉬催化劑。在本發(fā)明中， 甲酸為弱還原劑，在10°C 40°C的條件下與氯鉬酸的反應(yīng)較為緩慢，Pt原子的生成速度能 夠得到控制，根據(jù)能量最低原理，緩慢生成的Pt原子逐漸在載體上堆積，從而實現(xiàn)定向生 長，最終在載體表面形成分布較為均勻的一維納米線結(jié)構(gòu)。由于Pt原子能夠定向生長，因此不會發(fā)生團聚現(xiàn)象，得到的負載型鉬催化劑能夠 具有較高的載量，從而具有較高的催化活性和較高的Pt利用率。此外，本發(fā)明制備的負載 型鉬催化劑具有較好的長時間穩(wěn)定性，可應(yīng)用于直接甲醇燃料電池。實驗表明，通過本發(fā)明 提供的方法得到的負載型鉬催化劑載量為60wt%時，以硫酸為電解質(zhì)在甲醇溶液中的內(nèi)在 比活性高達S^mA/cm2，比商業(yè)化鉬催化劑的內(nèi)在比活性高322%。另外，本發(fā)明提供的方法操作簡單、條件溫和，無需表面活性劑或模板，因此無需 復(fù)雜的水洗處理等操作步驟，易于規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為實施例1制備的負載型鉬催化劑在100 μ m標尺下的掃描電鏡照片；圖2為實施例1制備的負載型鉬催化劑在500nm標尺下的掃描電鏡照片；圖3為實施例1制備的負載型鉬催化劑在IOOnm標尺下的透射電鏡照片；圖4為實施例1制備的負載型鉬催化劑在2nm標尺下的透射電鏡照片；圖5為負載型鉬催化劑在甲醇溶液中的循環(huán)伏安曲線；圖6為實施例2制備的負載型鉬催化劑在100 μ m標尺下的掃描電鏡照片；圖7為實施例2制備的負載型鉬催化劑在500nm標尺下的掃描電鏡照片；圖8為實施例2制備的負載型鉬催化劑在IOOnm標尺下的透射電鏡照片；圖9為實施例2制備的負載型鉬催化劑在2nm標尺下的透射電鏡照片；圖10為實施例3得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片；圖11為實施例4得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片；圖12為實施例5得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片；
圖13為實施例6得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片；圖14為實施例7得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片；圖15為實施例8得到的負載型鉬催化劑的掃描電鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的負載型鉬催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將載體分散于去離子水中，得到第一懸濁液；b)向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸和甲酸，超聲分散后，得到第二懸濁液；c)將所述第二懸濁液在10°C 40°C靜置反應(yīng)，洗滌、干燥后得到負載型鉬催化 劑。本發(fā)明以甲酸為還原劑，通過控制甲酸與氯鉬酸的反應(yīng)速度使Pt原子以較慢的 速度生成，從而實現(xiàn)定向生長，得到分布均勻、分散均勻的一維Pt納米線結(jié)構(gòu)。首先將載體分散于去離子水中，得到第一懸濁液。在本發(fā)明中，所述載體為燃料電 池常用的催化劑載體，包括但不限于活性炭、碳納米管、石墨烯或二氧化鈦等。本發(fā)明優(yōu)選 采用超聲分散的方法將所述載體分散于去離子水中，所述超聲分散的時間優(yōu)選為0. 2h Ih,更優(yōu)選為0. 5h 0.他。所述載體的質(zhì)量與所述去離子水的體積比優(yōu)選為IOmg 20mg 20mL 60mL，更優(yōu)選為 12mg 18mg 25mL 55mL。得到第一懸濁液后，向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸和甲酸，超聲分散后，得到第 二懸濁液。甲酸為弱還原劑，能夠與氯鉬酸發(fā)生反應(yīng)得到Pt原子，得到的Pt原子在載體表 面堆積，從而得到負載型鉬催化劑。本發(fā)明優(yōu)選向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸水溶液，所述氯鉬酸水溶液的濃度 優(yōu)選為0. 01mol/L 0. 05mol/L,更優(yōu)選為0. 02mol/L 0. (Mmol/L。本發(fā)明優(yōu)選向所述 第一懸濁液中加入純度為95%以上的甲酸。所述氯鉬酸和甲酸的摩爾比優(yōu)選為0.5 5 200 1000，更優(yōu)選為1 4 300 800，最優(yōu)選為2 3 400 600。所述氯鉬 酸與所述載體的質(zhì)量比優(yōu)選為2 10 1 10，更優(yōu)選為2 6 2 8。向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸和甲酸后，進行超聲分散，使其分散均勻的同時， 甲酸與氯鉬酸緩慢發(fā)生反應(yīng)，生成少量Pt原子，Pt原子在載體表面堆積初步形成核，以便 后續(xù)Pt原子的生成。所述超聲分散的時間優(yōu)選為20min 60min，更優(yōu)選為30min 50min。得到第二懸濁液后，將第二懸濁液在10°C 40°C的條件下靜置反應(yīng)，洗滌、干燥 后得到負載型鉬催化劑。第二懸濁液中含有初步形成的核、未成核的載體、未反應(yīng)的甲酸和 未反應(yīng)的氯鉬酸，在10°c 40°C的條件下靜置的過程中，弱還原劑甲酸與氯鉬酸緩慢發(fā)生 反應(yīng)，生成的Pt原子根據(jù)最低能量原理在載體表面堆積，由于Pt原子生成速度較慢，因此 在堆積過程中不會發(fā)生團聚，從而得到分散均勻、分布均勻的一維Pt納米線結(jié)構(gòu)，從而在 不降低鉬利用率的前提下提高負載型鉬催化劑的負載量。在第二懸濁液靜置反應(yīng)的過程中，所述靜置反應(yīng)的溫度為0°C 40°C，優(yōu)選為 10°C 30°C，更優(yōu)選為15°C 25°C，即所述靜置反應(yīng)可以在室溫下進行。在本發(fā)明中， 當靜置反應(yīng)的溫度高于40°C時，甲酸和氯鉬酸的反應(yīng)速度加快，Pt原子的生成速度變快， 會發(fā)生團聚，從而無法得到納米線結(jié)構(gòu)的催化劑，降低鉬的利用率；靜置反應(yīng)的溫度低于 0°C，需要提供低溫環(huán)境，浪費資源而且增加成本，因此，第二懸濁液進行靜置反應(yīng)的溫度為0°C 40°C。所述靜置反應(yīng)的時間優(yōu)選為IOh 100h，更優(yōu)選為20h 80h，最優(yōu)選為40h 60h。靜置反應(yīng)完畢后，對得到的反應(yīng)產(chǎn)物進行洗滌、干燥后，即可得到負載型鉬催化 劑。本發(fā)明優(yōu)選使用電阻率為17ΜΩ 19ΜΩ · cm的去離子水對所述反應(yīng)產(chǎn)物進行抽 濾洗滌，洗滌至無氯離子。本發(fā)明向進行洗滌得到的濾液中加入硝酸銀溶液，無沉淀出現(xiàn)， 則表明反應(yīng)產(chǎn)物中無氯離子存在。將所述經(jīng)過洗滌的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的 干燥處理后，得到負載型鉬催化劑。所述負載型鉬催化劑包括載體和分散在所述載體表面的Pt納米線，所述Pt納米 線的長度優(yōu)選為20nm 200nm，更優(yōu)選為50nm lOOnm。在所述負載型鉬催化劑中，所述 Pt的負載量優(yōu)選為20wt% 80wt%，更優(yōu)選為40wt% 60wt%。所述負載型鉬催化劑可應(yīng)用于直接甲醇燃料電池，由于Pt原子分布、分散比較均 勻，而且呈納米線結(jié)構(gòu)，因此具有較好的催化活性和較高的Pt利用率。實驗表明，本發(fā)明制 備得到的負載型鉬催化劑載量為60wt%時，以硫酸為電解質(zhì)在甲醇溶液中的內(nèi)在比活性高 達S^mA/cm2，比商業(yè)化鉬催化劑的內(nèi)在比活性高322%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用甲酸作為還原劑還原氯鉬酸制備負載型鉬催化劑， 由于甲酸為弱還原劑，在10°c 40°C的條件下與氯鉬酸的反應(yīng)較為緩慢，Pt原子的生成速 度能夠得到控制，根據(jù)能量最低原理，緩慢生成的Pt原子逐漸在載體上堆積，從而實現(xiàn)定 向生長，最終在載體表面形成分布較為均勻的一維納米線結(jié)構(gòu)。由于Pt能夠定向生長，因 此不會發(fā)生團聚現(xiàn)象，得到的負載型鉬催化劑能夠具有較高的載量，從而具有較高的催化 活性和較高的Pt利用率。另外，本發(fā)明提供的方法操作簡單、條件溫和，無需表面活性劑或 模板，因此無需復(fù)雜的水洗處理等操作步驟，易于規(guī)?；a(chǎn)。為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的用于燃料電池的碳載鉬 基催化劑及其制備方法進行詳細描述。以下各實施例中所用原料均為從市場上購得的常規(guī)化學(xué)品。實施例1向40.5mL去離子水中加入15mg美國卡博特(Cabot)公司生產(chǎn)、商品名稱為 Vulcan XC-72R的活性炭，超聲分散0. 5h，得到第一懸濁液；向所述第一懸濁液中加入 6. 08mL濃度為0. 02mol/L的氯鉬酸水溶液和3mL純度為97 %的甲酸，超聲0. 5h充分分 散、初步成核，得到第二懸濁液；將所述第二懸濁液在室溫條件下靜置72h，以電阻率為 18. 2ΜΩ · cm的去離子水將所述第二懸濁液抽濾洗滌至無Cl離子存在后，將得到的懸濁液 在80°C真空干燥，得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬的載量為60wt%。將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；將所述懸濁液涂于ITO 玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖1和圖2，圖1為實施例1制備的負載型鉬催化劑 在100 μ m標尺下的掃描電鏡照片，圖2為實施例1制備的負載型鉬催化劑在500nm標尺下 的掃描電鏡照片。將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；將所述懸濁液涂于銅網(wǎng) 上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖3和圖4，圖3為實施例1制備的負載型鉬催化劑在 IOOnm標尺下的透射電鏡照片，圖3中，區(qū)域Ib為區(qū)域Ia的電子衍射圖，圖4為實施例1制 備的負載型鉬催化劑在2nm標尺下的透射電鏡照片，圖4中，d代表納米線之間的間距，由該間距可知，納米線沿<111>方向生長。由圖1、圖2、圖3和圖4可知，本發(fā)明提供的方法得到的負載型鉬催化劑為納米線 結(jié)構(gòu)，載體表面被大量長度約為IOOnm的Pt納米線覆蓋。向50 μ LAldrich生產(chǎn)的、質(zhì)量濃度為5%的Nafion溶液中加入5mg上述負載型鉬 催化劑，超聲分散30min，得到溶液；取10 μ L所述溶液滴涂于玻碳電極上，室溫晾干后，得 到薄膜電極；以Ag/AgCl電極作為參比電極、Pt片作為對電極的三電極體系，在經(jīng)過氮氣除 氧的0. 5mol/L的硫酸和0. 5mol/L的甲醇溶液中進行循環(huán)伏安測試，掃描速度為20mV/s，結(jié) 果參見圖5，圖5為負載型鉬催化劑在甲醇溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中，曲線51為實施例 1制備的負載型鉬催化劑在甲醇溶液中的循環(huán)伏安曲線，由圖5可知，實施例1制備的負載 型鉬催化劑的內(nèi)在比活性可達828mA/cm2。比較例1向50 μ LAldrich生產(chǎn)的、質(zhì)量濃度為5 %的Nafion溶液中加入 5mgJohnsonMatthey (JM)PLC生產(chǎn)的、牌號為HiSPEC 9100、鉬載量為催化劑，超聲 分散30min，得到溶液；取10 μ L所述溶液滴涂于玻碳電極上，室溫晾干后，得到薄膜電極； 以Ag/AgCl電極作為參比電極、Pt片作為對電極的三電極體系，在經(jīng)過氮氣除氧的0. 5mol/ L的硫酸和0. 5mol/L的甲醇溶液中進行循環(huán)伏安測試，掃描速度為20mV/s，結(jié)果參見圖5， 圖5為負載型鉬催化劑在甲醇溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中，曲線52為比較例1提供的催 化劑在甲醇溶液中的循環(huán)伏安曲線，由圖5可知，比較例1提供的催化劑的內(nèi)在比活性僅為 195mA/cm2，遠遠低于實施例1制備的負載型鉬催化劑的內(nèi)在比活性。實施例2向40.5mL去離子水中加入15mg美國卡博特(Cabot)公司生產(chǎn)、商品名稱為 Vulcan XC-72的活性炭，超聲分散0.證，得到第一懸濁液；向所述第一懸濁液中加入 6. 08mL濃度為0. 02mol/L的氯鉬酸水溶液和3mL純度為97 %的甲酸，超聲0. 5h充分分 散、初步成核，得到第二懸濁液；將所述第二懸濁液在室溫條件下靜置72h，以電阻率為 18. 2ΜΩ · cm的去離子水將所述第二懸濁液抽濾洗滌至無Cl離子存在后，將得到的懸濁液 在80°C真空干燥，得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬的載量為60wt%。將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；將所述懸濁液涂于ITO 玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖6和圖7，圖6為實施例2制備的負載型鉬催化劑 在100 μ m標尺下的掃描電鏡照片，圖7為實施例2制備的負載型鉬催化劑在500nm標尺下 的掃描電鏡照片。將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；將所述懸濁液涂于銅網(wǎng) 上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖8和圖9，圖8為實施例2制備的負載型鉬催化劑在 IOOnm標尺下的透射電鏡照片，圖8中，區(qū)域8b為區(qū)域8a的電子衍射圖，圖9為實施例2制 備的負載型鉬催化劑在2nm標尺下的透射電鏡照片，圖9中，d代表納米線之間的間距，由 該間距可知，納米線沿<111>方向生長。由圖6、圖7、圖8和圖9可知，本發(fā)明提供的方法得到的負載型鉬催化劑為納米線 結(jié)構(gòu)，載體表面被大量長度約為50nm的Pt納米線覆蓋。實施例3向40.5mL去離子水中加入15mg美國卡博特(Cabot)公司生產(chǎn)、商品名稱為Vulcan )CC_72R的活性炭，超聲分散0.證，得到第一懸濁液；向所述第一懸濁液中加入 6. 08mL濃度為0. 02mol/L的氯鉬酸水溶液和3mL純度為97%的甲酸，超聲0.證充分分散、 初步成核，得到第二懸濁液；將所述第二懸濁液在室溫條件下分別靜置12h、Mh、36h、48h 和60h，以電阻率為18. 2ΜΩ - cm的去離子水將所述第二懸濁液抽濾洗滌至無Cl離子存在 后，將得到的懸濁液在80°C真空干燥，分別得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬 的載量為60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖10，圖10為實施例3得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，101為靜置1 得到的催化劑的掃描電鏡照片，102為靜置24h 得到的催化劑的掃描電鏡照片，103為靜置3 得到的催化劑的掃描電鏡照片，104為靜置 48h得到的催化劑的掃描電鏡照片，105為靜置60h得到的催化劑的掃描電鏡照片。實施例4向40.5mL去離子水中加入15mg美國卡博特(Cabot)公司生產(chǎn)、商品名稱為 Vulcan XC-72的活性炭，超聲分散0.證，得到第一懸濁液；向所述第一懸濁液中加入 6. 08mL濃度為0. 02mol/L的氯鉬酸水溶液和3mL純度為97%的甲酸，超聲0.證充分分散、 初步成核，得到第二懸濁液；將所述第二懸濁液在室溫條件下分別靜置12h、Mh、36h、48h 和60h，以電阻率為18. 2ΜΩ - cm的去離子水將所述第二懸濁液抽濾洗滌至無Cl離子存在 后，將得到的懸濁液在80°C真空干燥，分別得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬 的載量為60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖11，圖11為實施例4得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，111為靜置1 得到的催化劑的掃描電鏡照片，112為靜置24h 得到的催化劑的掃描電鏡照片，113為靜置3 得到的催化劑的掃描電鏡照片，114為靜置 48h得到的催化劑的掃描電鏡照片，115為靜置60h得到的催化劑的掃描電鏡照片。實施例5采用與實施例1相同的原料、步驟制備負載型鉬催化劑，區(qū)別在于，將所述第二懸 濁液在40°C下靜置IOh和20h，分別得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬的載量 為 60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖12，圖12為實施例5得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，121為靜置IOh得到的催化劑的掃描電鏡照片，122為靜置20h 得到的催化劑的掃描電鏡照片。實施例6采用與實施例5相同的原料、步驟制備負載型鉬催化劑，區(qū)別在于，將所述第二懸 濁液在60°C下靜置IOh和20h，分別得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬的載量 為 60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖13，圖13為實施例6得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，131為靜置IOh得到的催化劑的掃描電鏡照片，132為靜置20h得到的催化劑的掃描電鏡照片。實施例7采用與實施例5相同的原料、步驟制備負載型鉬催化劑，區(qū)別在于，以美國卡博特 (Cabot)公司生產(chǎn)、商品名稱為Vulcan XC-72的活性炭為載體，分別得到負載型鉬催化劑， 所述負載型鉬催化劑中鉬的載量為60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖14，圖14為實施例7得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，141為靜置IOh得到的催化劑的掃描電鏡照片，142為靜置20h 得到的催化劑的掃描電鏡照片。實施例8采用與實施例7相同的原料、步驟制備負載型鉬催化劑，區(qū)別在于，將所述第二懸 濁液在60°C下靜置IOh和20h，分別得到負載型鉬催化劑，所述負載型鉬催化劑中鉬的載量 為 60wt%。分別將所述負載型鉬催化劑超聲分散于乙醇中，得到懸濁液；分別將所述懸濁液 涂于ITO玻璃上晾干后，進行電鏡掃描，結(jié)果參見圖15，圖15為實施例8得到的負載型鉬催 化劑的掃描電鏡照片，其中，151為靜置IOh得到的催化劑的掃描電鏡照片，152為靜置20h 得到的催化劑的掃描電鏡照片。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池的負載型鉬催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將載體分散于去離子水中，得到第一懸濁液；b)向所述第一懸濁液中加入氯鉬酸和甲酸，超聲分散后，得到第二懸濁液；c)將所述第二懸濁液在0°C 40°C靜置反應(yīng)，洗滌、干燥后得到負載型鉬催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中，所述載體為活性炭、 碳納米管、石墨烯或二氧化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)中，所述載體與所述去離 子水的質(zhì)量體積比為IOmg 20mg 20mL 60mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中，所述氯鉬酸和甲酸的 摩爾比為0.5 5 200 1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氯鉬酸與所述載體的質(zhì)量比為 2 10 1 10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中，所述超聲分散的時間 為 20min 60mino
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中，所述第二懸濁液靜置 反應(yīng)的溫度為10°c 30°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中，所述第二懸濁液靜置 反應(yīng)的時間為IOh 100h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中，用去離子水進行洗滌。
10.按照權(quán)利要求1 9任意一項所述的方法制備得到的用于燃料電池的負載型鉬催 化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的負載型鉑催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將載體分散于去離子水中，得到第一懸濁液；b)向所述第一懸濁液中加入氯鉑酸和甲酸，超聲分散后，得到第二懸濁液；c)將所述第二懸濁液在10℃～40℃靜置反應(yīng)，洗滌、干燥后得到負載型鉑催化劑。本發(fā)明還提供了一種按照上述技術(shù)方案所述的方法制備得到的用于燃料電池的負載型鉑催化劑。在本發(fā)明中，甲酸為弱還原劑，在10℃～40℃的條件下與氯鉑酸的反應(yīng)較為緩慢，Pt原子的生成速度能夠得到控制，因此能夠定向生成成為納米線，從而具有較高的催化活性和較高的Pt利用率。本發(fā)明提供的方法操作簡單、條件溫和。
文檔編號H01M4/92GK102145283SQ201110048729
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者嚴亮, 馮立綱, 劉長鵬, 司鳳占, 張新波, 邢巍 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所