一种核壳型超低钯铂燃料电池催化剂及制备方法

摘要

一种核壳型超低钯铂燃料电池催化剂，载体是活性炭、石墨碳、炭黑或介孔碳的一种，活性组份是PdM₁@PtM₂，PdM₁是核，PtM₂是壳，M₁和M₂分别是Fe、Cu、Co、Ni等的一种金属或两种以上金属以任意比例的组合而成。活性组份PdM₁@PtM₂占催化剂总质量的20～50%，贵金属钯铂占催化剂总质量的1～5%，钯占催化剂总质量的0.5～3%，铂占催化剂总质量的0.5～2%，催化剂活性组份颗粒大小为1-3nm。其制备过程为载体预处理，添加有机分散保护剂制备PdM₁/C核，超声分散二次添加有机分散保护剂制备PdM₁@PtM₂/C。该方法环境污染小，工艺简单，多数步骤在常温常压下进行，原料成本低廉。

主权项

一种核壳型超低钯铂燃料电池催化剂的制备方法，其特征在于，所述核壳型超低钯铂燃料电池催化剂包括载体和活性组份,所述载体为C，所述活性组份为PdM₁@PtM₂，所述PdM₁为核，所述PtM₂为壳；所述M₁和所述M₂为Fe、Cu、Co和Ni中的一种金属或两种以上金属以任意比例组合而成；所述Pd和所述Pt的质量之和占所述催化剂总质量的1～5％，所述Pd占所述催化剂总质量的0.5～3％，所述Pt占所述催化剂总质量的0.5～2％；所述PdM₁@PtM₂占所述催化剂总质量的20～50％；所述M₁和M₂为相同的组份或不同的组份；所述C为活性炭、石墨碳、炭黑或介孔碳；所述催化剂活性组份的颗粒大小为1‑3nm；所述制备方法包括以下步骤：(1)所述载体的处理将所述载体分散到乙醇液浸泡3h，过滤，用3倍于所述载体质量的乙醇洗涤，然后用5倍于所述载体质量的水洗涤，再分散于酸溶液中处理1～12h，加氧化还原剂处理0.5～12h，过滤水洗干燥备用；(2)所述核的制备将所述步骤(1)所得的所述载体分散于电导率≤1μs/cm的去离子水中，加入有机分散保护剂，所述有机分散保护剂为HP‑β‑CD、邻苯二甲酸、柠檬酸钠、月桂酸甘油酯、豆蔻酸甘油酯、丁基酚聚氧乙烯醚、邻菲罗啉phen和聚吡咯ppy的一种溶剂或两种以上溶剂以任意比例组合而成，每克所述催化剂使用所述有机分散保护剂的量为0.005～0.08mol，超声分散均匀后，再加入所述Pd和所述M₁的盐混合液，超声分散，加入碱调节pH值到9～11，稳定1～24h后，加入还原剂反应4～24h，洗涤至无氯离子，制得PdM₁/C；(3)制备PdM₁@PtM₂/C将所述步骤(2)制得的PdM₁/C加入到乙二醇溶液中，再加入有机分散保护剂，所述有机分散保护剂为HP‑β‑CD、邻苯二甲酸、柠檬酸钠、月桂酸甘油酯、豆蔻酸甘油酯、丁基酚聚氧乙烯醚、邻菲罗啉phen和聚吡咯ppy的一种溶剂或两种以上溶剂以任意比例组合而成，每克所述催化剂使用所述有机分散保护剂的量为0.005～0.08mol，加入所述Pt和所述M₂的盐混合液，超声分散，加入碱调节pH值到9～11，稳定1～24h，转移至釜中于90～120℃反应2～24h，洗涤至无氯离子，于60～80℃真空干燥，制得PdM₁@PtM₂/C。