一种用于直接甲醇燃料电池的阳极多孔阵列催化剂Pt－H_xMoO₃及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于直接甲醇燃料电池的阳极多孔阵列催化剂Pt-HxMoO3的制备方法。先对质子交换膜进行羟基官能团功能化处理，在处理后的质子交换膜上安装的PS膜板，然后用甲苯溶液将PS膜板溶解，最后浸入H2PtCl6乙二醇溶液中，用NaBH4溶液还原，洗涤干燥后得到多孔阵列催化剂Pt-HxMoO3，得到的催化剂比表面积大、形貌结构好。本发明催化剂的制备方法简单，无需添加高分子聚合物作为分散剂和稳定剂，获得的亚单层铂分布均匀；负载在载体上，可应用于电池或电堆的组装，并且本发明的多空阵列HxMoO3用作载铂支撑体，保证催化剂具有规整的几何形貌和高度均匀性。

主权项

一种用于直接甲醇燃料电池的阳极多孔阵列催化剂Pt‑HxMoO3的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）导电基体修饰：对质子交换膜进行羟基官能团功能化处理；（2）模版组装：将步骤（1）得到的羟基官能团功能化处理后的质子交换膜垂直浸渍到聚苯乙烯乳液中静置5～20min,然后将其以1～4cm·min‑1的提拉速率垂直拉出，于60～90℃真空干燥1～2小时；（3）模板填充及去除：将浓HCl加入钼酸铵水溶液中，制成钼酸溶液；然后在钼酸溶液中加入NaBH4溶液，生成氢钼青铜溶胶，而后加热蒸发溶胶中的水分至形成湿凝胶，将步骤（2）得到的质子交换膜浸入氢钼青铜湿凝胶中1~4min，取出，擦去多余的湿凝胶，在室温下静置干燥0.5～5个小时，再将其浸入甲苯溶液中浸泡1～2个小时；（4）表面修饰：将步骤（3）得到的质子交换膜浸入H2PtCl6乙二醇溶液中，超声5～10min，然后滴加NaBH4溶液，静置2～8个小时，取出，用去离子水洗涤，在90~110℃干燥4～12个小时，得到质子交换膜上多孔阵列HxMoO3载铂的催化剂；所述步骤（1）中质子交换膜为Nafion膜；所述步骤（1）中羟基官能团功能化处理方法包括下述步骤：将质子交换膜在质量浓度3%的H2O2中煮沸30～60min，用去蒸馏水洗涤后，然后在1mol/L的H2SO4中煮沸30~60min，最后用去离子水洗涤干净；所述步骤（2）中聚苯乙烯乳液的制备是将苯乙烯和水按1：（6～8）的质量比混合搅拌均匀，搅拌过程中加入苯乙烯质量10～20%的β‑环糊精，苯乙烯质量的1～5%的过硫酸钾，通入氮气，升高温度到 60～90℃，反应8~12小时，停止加热并在搅拌下冷却到室温，得到聚苯乙烯乳液。