[发明专利]单壁碳纳米管负载铂基燃料电池用电催化剂的制备方法

摘要

本发明提供了一种燃料电池用单壁碳纳米管负载铂基电催化剂的制备方法，属于燃料电池技术领域。本发明采用可石墨化碳粉为原料，掺入铂基催化剂，和用于生成碳纳米管的过渡金属催化剂，然后压制成棒，经过高温烧结后制成含有催化剂的碳电极棒。使用含金属催化剂的碳电极棒和纯碳棒分别作为阳极和阴极进行直流电弧放电，就可以得到含有少量碳杂质的单壁碳纳米管负载铂基催化剂粗产物。将上述粗产物经过空气或者氢气处理提纯后，就可得到质子交换膜燃料电池用单壁碳纳米管负载铂基电催化剂。采用本发明制备的单壁碳纳米管负载铂基电催化剂具有良好的稳定性和优异的电化学性能，有望替代同类商品化催化剂作为质子交换膜燃料电池的阴极或者阳极使用。

主权项

一种单壁碳纳米管负载铂基催化剂的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：    a. 含铂基催化剂阳极碳电极棒的制备：采用可石墨化碳粉为原料，加入铂基催化剂，和用于生成碳纳米管的过渡金属催化剂，然后压制成圆柱形或者方形棒并在800‑1200°C惰性气体中进行烧结，最后再在1400‑2000°C惰性气体中烧结；含铂基催化剂阳极碳电极棒的原料配方为：可石墨化碳粉55～75 wt%，铂20～40 wt%，铁或钴或镍4～6 wt%，钇0～1 wt%；    b. 单壁碳纳米管负载铂基催化剂的制备：采用上述含铂催化剂碳电极棒为阳极，以高纯碳电极棒为阴极，在气压为200~760 Torr的氢气、或氩气、或氦气、或者前三者中的任意二者混合气体中，利用直流电弧放电法来制备；实现阳、阴两电极之间的电弧放电，来制得碳纳米管负载铂基催化剂粗产物；放电电流为50~200 A；放电时阳极和阴极之间的距离为2~4 mm；    c. 碳纳米管负载铂基催化剂的提纯：将上述制备的粗产物在氢气或者空气气氛中进行高温热处理；氢气气氛的温度控制在700~900°C；空气气氛的温度控制在300~500°C，处理时间为0.5~1.0小时，以除去多数的碳杂质；同时附着在催化剂表面的石墨层也被除去，最终得到碳纳米管负载铂基燃料电池用电催化剂。