[发明专利]高活性铂炭催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铂炭催化剂生产领域，具体涉及一种高活性铂炭催化剂的制备方法。

背景技术

铂炭催化剂是将贵金属铂负载在活性炭上制备得到的一种电化学催化剂。铂炭催化剂主要用于燃料电池的氢气氧化、甲醇氧化、甲酸氧化以及氧气的还原。

铂炭催化剂的优劣主要由催化剂活性和稳定性来评价。影响催化剂活性的因素有很多，如载体的性能(比表面积、孔结构、表面化学性质等)、催化剂中活性金属的含量和颗粒大小、活性金属在载体上的宏观和微观分布等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了高活性铂炭催化剂的制备方法，主要是一种成本低、反应时间短、适合规模化制备的化学还原方法，所制备的催化剂铂颗粒较小且分布均匀。

本发明的技术方案：

高活性铂炭催化剂的制备方法，具体步骤如下：分别称取硝酸铂153mg、甲醛24mg，加入50mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散30min，备用；再分别称取碳黑1.0g、甲酸350mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至100℃，低速搅拌24h，再升温至150℃，反应10min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂。所述的高活性铂炭催化剂中的Pt颗粒约为3nm，以此催化剂制备的膜电极。

高活性铂炭催化剂的制备方法，其步骤如下：分别称取硝酸铂230mg、甲醛30mg，加入50mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散30min，备用；再分别称取碳黑1.0g、甲酸500mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至110℃，低速搅拌26h，再升温至150℃，反应15min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂，高活性铂炭催化剂是15％铂炭催化剂。

高活性铂炭催化剂的制备方法，其步骤如下：分别称取硝酸铂765mg、甲醛120mg，加入500mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散60min，备用；再分别称取碳黑1.0g、甲酸1000mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至120℃，低速搅拌35h，再升温至150℃，反应30min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂，高活性铂炭催化剂是50％铂炭催化剂。

所述的高活性铂炭催化剂中的Pt颗粒约为3nm，以此催化剂制备的膜电极。

所述的碳黑是碳黑XC-72。

铂炭催化剂中铂的质量含量可以从0-99％，但是铂的含量越高越不好做。我们能做到低载量的(10-40％)，也能做高载量的(50-70％)。

本发明的优点是成本低、反应时间短、适合规模化制备的化学还原方法，所制备的催化剂铂颗粒较小且分布均匀。

附图说明

图1是催化剂的TEM图。

图2是膜电极极化曲线示意图。

具体实施方式

实施例1

高活性铂炭催化剂的制备方法，分别称取硝酸铂153mg、甲醛24mg，加入50mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散30min，备用。再分别称取碳黑(XC-72)1.0g、甲酸350mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至100℃，低速搅拌24h，再升温至150℃，反应10min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂。所得催化剂如图1，Pt颗粒约为3nm，以此催化剂制备的膜电极性能如图2。图2膜电极极化曲线(空气湿度分别为a-20％、b-30％、c-40％、d-50％)，电池温度：50℃，空气：常压2000ml/min，H₂：背压0.04MPa不加湿。

实施例2

15％铂炭催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取硝酸铂230mg、甲醛30mg，加入50mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散30min，备用。再分别称取碳黑(XC-72)1.0g、甲酸500mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至110℃，低速搅拌26h，再升温至150℃，反应15min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂。

实施例3

50％铂炭催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取硝酸铂765mg、甲醛120mg，加入500mL蒸馏水溶解，将其置于超声剪切机中剪切分散60min，备用。再分别称取碳黑(XC-72)1.0g、甲酸1000mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至120℃，低速搅拌35h，再升温至150℃，反应30min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性铂炭催化剂。