[发明专利]一种PtM合金催化剂的调控策略确定方法及制备方法

说明书

本发明提供了一种PtM合金催化剂的调控策略确定方法及制备方法，涉及燃料电池催化剂制备技术领域，其中调控策略确定方法包括：基于设定的制备过程参数对元素M进行掺杂制备PtM合金催化剂；记录所述元素M、所述制备过程参数与所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂形态参数的对应关系，其中，所述制备过程参数包括反应温度参数和/或还原剂参数；根据所述对应关系确定调控策略。本发明通过对应关系实现调控策略确定方法，调控策略明确，对应参数少，简单易控制，同时有利于提高制备的重复性和生产的规模化。

技术领域

本发明涉及燃料电池催化剂制备技术领域，具体而言，涉及一种PtM合金催化剂的调控策略确定方法及制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是利用氢能的主要装置，相较于传统的利用石化燃料的能量转化装置，它具有能量密度高、能量转化率高、安全无污染的优势。其中，膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，是发生电化学反应的主要场所，其主要由气体扩散层(GDL)、阴阳极催化层(CL)及质子交换膜(PEM)构成。目前，贵金属Pt催化剂仍然是膜电极的阴阳极催化层构筑的主要原料，由于其价格昂贵，导致膜电极的制造成本居高不下。因此，在不降低催化剂质量活性的基础上，降低贵金属Pt的使用量已成为催化剂发展的趋势，而PtM合金催化剂便是最为实际且有效的方法。

然而，现有的PtM合金催化剂的制备方法操作流程复杂，调控策略单一，且重复性差，不利于规模化制备，无法为高性能燃料电池催化剂的批量化制备提供有利支撑。

发明内容

本发明解决的问题是如何改善PtM合金催化剂制备重复性差且不利于规模化制备的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种PtM合金催化剂的调控策略确定方法，包括：

基于设定的制备过程参数对元素M进行掺杂制备PtM合金催化剂；

记录所述元素M、所述制备过程参数与所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂形态参数的对应关系，其中，所述制备过程参数包括反应温度参数和/或还原剂参数；

根据所述对应关系确定调控策略。

进一步地，所述反应温度参数包括不同的反应温度；所述基于设定的制备过程参数对元素M进行掺杂制备PtM合金催化剂包括：

通过调整不同的所述反应温度，确定与各所述反应温度对应的所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂形态参数。

进一步地，所述还原剂参数包括单独使用的一种还原剂的剂量以及组合使用的多种不同还原剂的比例和剂量；所述基于设定的制备过程参数对元素M进行掺杂制备PtM合金催化剂包括：

通过调整所述单独使用一种还原剂的剂量或者所述组合使用的多种不同还原剂的比例和剂量，确定与各所述单独使用一种还原剂的剂量或者所述组合使用的多种不同还原剂的比例和剂量对应的所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂形态参数；或者，确定与各所述反应温度以及所述单独使用一种还原剂的剂量或者所述组合使用的多种不同还原剂的比例和剂量正交对应的所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂形态参数。

进一步地，所述元素M包括Ru、Pd、Rh、Ir、Ni、Co、Mn、Cu、Sn、V、Ga和Mo中的一种。

进一步地，所述掺杂形态参数包括所述元素M在所述PtM合金催化剂中的掺杂量以及所述PtM合金催化剂的颗粒形态。

进一步地，所述反应温度的范围包括：100-200℃。

进一步地，所述还原剂包括油氨、油酸、1-十八烯、四丁基溴化铵、羰基铁、羰基钴和羰基镍中的一种或两种。

进一步地，所述还原剂包括两种，两种所述还原剂的体积比包括：4：(1-3)。