[发明专利]一种基于金属簇合物途径制备铂纳米电催化剂的方法

摘要

本发明提供了一种基于金属簇合物途径制备负载型和非负载型铂纳米电催化剂的方法。特征为：在碱性条件下通过一氧化碳与催化剂的前驱体在0～100℃反应得到金属簇合物溶液，为组分(A)；在惰性气体或CO或它们的混合气体保护下向组分(A)中加入不同的碳载体或表面活性剂分散的碳载体，经搅拌，在30～120℃惰性气体或CO或它们的混合气体保护下移走溶剂，得到组分(B)；将组分(B)经过水洗、干燥，得到碳载或非负载的铂纳米粒子催化剂组分(C)，组分(C)中铂纳米粒子的直径较小、且粒子大小分布非常窄。将组分(C)在惰性气体或H₂或CO或它们的混合气体保护下在100～500℃、获得粒子大小从1.8nm到20nm以上、且分布窄的纳米Pt催化剂，适合用作质子交换膜燃料电池的阴极电催化剂。

主权项

1、一种基于金属簇合物途径制备铂纳米电催化剂的方法，其特征在于制备过程包括催化剂前驱体—金属羰基簇合物的合成，碳载体或表面活性剂分散的碳载体的注入，以及催化剂的后处理，具体步骤是：①催化剂前驱体—金属羰基簇合物的合成：将含Pt的金属盐溶解在甲醇、乙醇、丙酮、水或它们的混合物中，含Pt金属盐的浓度控制在0.5-15mg/ml之间，然后向溶解有金属离子的溶液中加入NaOH、Na2CO3、NaHCO3、醋酸钠、有机胺或它们的混合物，控制溶液的pH值为7.5-14。然后通惰性气体或CO气体移走体系中的空气，在CO或CO和惰性气体组成的混合气氛下于0～80℃反应即得到金属簇合物溶液；②碳载体或表面活性剂分散的碳载体的注入：在惰性气体或CO或它们的混合气体保护下向步骤①所得到的金属簇合物溶液中加入碳载体或表面活性剂分散的碳载体，碳载体为活性碳、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、各种介孔碳、碳纤维或它们之间的混合物，碳载体在最终催化剂中的质量分数为0～99wt.％，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠阴离子型表面活性剂或十六烷基3-甲基溴化铵阳离子表面活性剂；搅拌后，然后在30～120℃在惰性气体、CO或它们的混合气体保护下移走溶剂；③将步骤②注入碳载体的组分经过滤、反复水洗、干燥，即得到碳载或非负载的铂纳米粒子催化剂；④将步骤③所得的在惰性气体或H2或CO或它们的混合气体保护下在100～500℃、处理10分钟到8小时以上获得Pt纳米电催化剂。