[发明专利]铂钴合金纳米电催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了铂钴合金纳米电催化剂的制备方法包括以下步骤：将氯铂酸水溶液和二氯化钴溶于乙醇中超声分散15‑30min；再滴入三乙胺继续超声分散15‑30min至浑浊均匀状态得混合溶液；将炭黑ECP‑600超声均匀分散于无水乙醇中，超声分散1h得炭黑浆料；混合溶液添加入炭黑浆料中，超声分散得前驱液；在1000rmp下将硼氢化钠乙醇溶液加入步骤三的前驱液中搅拌反应1h；过滤、洗涤、干燥，即得铂钴合金纳米催化剂。通过廉价原材合成PtCo合金纳米电催化剂；探究了添加Co后，合适的还原剂和碱性络合剂的料添加量对于电催化剂电化学活性面积及氧还原反应有较为明显的提升。

技术领域

本发明属于工业燃料电池催化剂领域，具体涉及铂钴合金纳米电催化剂的制备方法。

背景技术

作为能够替代化石燃料设备的电池，燃料电池具有广阔运用前景。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是燃料电池中最有希望替代内燃机作为动力交通的设备之一，它具有无污染、燃料来源丰富、质量轻、便携方便、高效等特点。为实现各种能源设备的商业化，需要制备先进、高效、耐用的电极材料。

无支撑或碳支撑的铂纳米粒子是燃料电池常用的电催化剂。因为铂具有理想的电催化表面，可以选择性地激活分子氧的结合，具有良好的氧还原能力，可作为氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)的主要催化剂。但由于氧还原反应是缓慢的动力学过程和Pt纳米粒子固有的不稳定性，在燃料电池的工作过程中铂纳米电催化剂的氧还原能力受到限制。因此，研制更高活性的电催化剂是加快质子交换膜燃料电池(PEMFCs)应用必须解决的关键技术之一。

近年来，为了提高电催化剂的ORR活性和稳定性，目前已经开展的研究工作有对载体的改进、Pt基金属材料与非Pt纳米/微米材料的理论设计和可控制备等。例如通过表面原子控制单晶Pt的切面重排可以调优其ORR催化性能。而Pt-M基(Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)双金属和三金属电催化剂可提高ORR活性和稳定性，这是由于合金表面上d带中心的偏移，Pt的电子结构因过渡金属而改变，使得氧原子结合能降低，ORR能力提高。在过渡金属中，从催化剂活性、金属间化合物的形成难易度观点来看，钴更容易与铂(Pt)形成金属间化合物。

发明内容

本发明的目的在于提供铂钴合金纳米电催化剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：铂钴合金纳米电催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将氯铂酸水溶液和二氯化钴溶于乙醇中超声分散15-30min；再滴入三乙胺继续超声分散15-30min至浑浊均匀状态得混合溶液；

步骤二、将炭黑ECP-600超声均匀分散于无水乙醇中，超声分散1h得炭黑浆料；

步骤三、将步骤一中混合溶液添加入步骤二中的炭黑浆料中，超声分散10-15min后得前驱液；

步骤四、在1000rmp下将硼氢化钠乙醇溶液加入到步骤三的前驱液中搅拌反应1h，过滤、洗涤、干燥，即得铂钴合金纳米催化剂。

作为优选，所述的步骤一中，氯铂酸与二氯化钴的摩尔比为2.8:1，氯铂酸选自六水合氯铂酸，二氯化钴选自六水合二氯化钴，其中超声分散过程中超声功率为30W-90W。

作为优选，所述的步骤一中三乙胺添加量质量应为氯铂酸水溶液中铂离子质量的2-3倍。

作为优选，所述的步骤四中硼氢化钠的添加量为90mg-100mg。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过廉价原材合成PtCo合金纳米电催化剂；合适的还原剂(硼氢化钠)和碱性络合剂(三乙胺)的料添加量对于电催化剂电化学活性面积(ECSA)及氧还原反应(ORR)的有较为明显的提升。

附图说明