[发明专利]一种用于甲醇、乙醇及乙二醇燃料电池的复合钯金属纳米催化材料、制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于甲醇、乙醇及乙二醇燃料电池的复合钯金属纳米催化材料，其特征在于：以多壁碳纳米管作为基底，以氧化锡/二氧化钛作为复合前驱体，钯金属纳米粒子全部均匀分布在氧化锡/二氧化钛复合前驱体表面。

2.一种用于甲醇、乙醇及乙二醇燃料电池的复合钯金属纳米催化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）制备硝酸与硫酸改性的多壁碳纳米管；

2）制备二氧化钛前驱体；

3）将步骤2）得到的二氧化钛前驱体与氯化亚锡盐酸溶液反应制备氧化锡/二氧化钛复合前驱体混合溶液；

4）利用步骤1）的多壁碳纳米管和步骤3）的氧化锡/二氧化钛复合前驱体混合溶液制备复合催化材料基底溶液：

5）将氯化钯溶液加入步骤4）制得的复合催化材料基底溶液，再加入硼氢化钠溶液反应，最终制得复合钯金属纳米催化材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）制备硝酸与硫酸改性的多壁碳纳米管的过程为：

1.1）配置硝酸与硫酸混合溶液，其中硝酸与硫酸体积比为1:3；

1.2）将管径为10~50 纳米的多壁碳纳米管加入到步骤1）的溶液中，固液比为5~10克每升酸混合溶液，用磁力搅拌器搅拌12~15小时；

1.3）将步骤2）所获得的多壁碳纳米管混合溶液采用抽滤、超生、水洗方式水洗多次直至中性；

1.4）将步骤3）水洗后的多壁碳纳米管溶于水中，制成多壁碳纳米管改性溶液，其固液比为1~2克每升水。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述二氧化钛前驱体的制备过程为：

    2.1）将粒径为20~100纳米的二氧化钛粉末磨细直至均匀，无明显颗粒感；

    2.2）将均匀的二氧化钛粉末放入马弗炉中在450~500摄氏度条件下煅烧4~5小时；

    2.3）向煅烧后的二氧化钛粉末中加入0.5~1摩尔每升的硝酸溶液，直至润湿，在200摄氏度条件下烘1~1.5小时，再在500摄氏度条件下煅烧2~3小时；

    2.4）将步骤2.3）所获得的二氧化钛粉末取出磨细至颗粒均匀，然后加入0.5~1摩尔每升的氢氟酸，隔夜搅拌10~12小时；

    5）将步骤2.4）获得的溶液采用抽滤、超生、水洗方式水洗5~10次，再在70摄氏度条件下烘干，制成二氧化钛前驱体。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3）制备氧化锡/二氧化钛复合前驱体混合溶液的过程为：

    3.1）取二氧化钛前驱体溶于水中，快速搅拌1~3小时，至凝胶状，制得固液比为5克~10克每升水的基础溶液A；

    3.2）取氯化亚锡固体溶于0.02摩尔每升的盐酸溶液中，制得固液比为5克~10克每升水的基础溶液B；

3.3）将基础溶液A和基础溶液B混合搅拌10~20分钟，直至溶液呈淡黄色；

3.4）将获得的混合溶液过滤水洗，获得氧化锡/二氧化钛复合前驱体；

3.5）将氧化锡/二氧化钛复合前驱体溶于水溶液中，获得固液比为10~20克每升水复合前驱体混合溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤4）制备复合催化材料基底溶液的过程为：

    4.1）取氧化锡/二氧化钛复合前驱体混合溶液，加入多壁碳纳米管溶液，制备成体积比为2:1~1:1的混合溶液，搅拌1~2小时；

    4.2）向步骤4.1）的混合溶液中加入体积比为2:1~4:3的异丙醇，持续搅拌0.5~1小时；

    4.3）向步骤4.2）的混合溶液中加入体积比为6:1~4:1的乙二醇，隔夜搅拌10~12小时；

    4.4）将步骤4.3）所获得的复合溶液过滤水洗5~10次，制得复合催化材料基底；

    4.5）将步骤4）所获得的复合催化材料基底溶于水溶液中，制得复合催化材料基底混合溶液，固液比为10克~20克每升水。