用于燃料电池氧还原反应的金属纳米电催化剂及其制备方法和应用

摘要

一种用于燃料电池氧还原反应的金属纳米电催化剂的制备方法，用EDTA作络合剂，NaBH4作还原剂，采用水热法一步将H2PtCl6+碳粉混合溶液或H2PtCl6+CoCl2+NiCl2+碳粉混合溶液还原成碳载金属纳米催化剂颗粒，催化剂颗粒经分离、洗涤后，加入无水乙醇和Nafion溶液，超声分散形成糊状物后粘贴于钛片表面制成相应的碳载纳米铂电极（Pt/C）以及碳载纳米铂-钴-镍电极（PtCoNi/C）。本发明的铂-钴-镍三元金属纳米电催化剂的含铂量明显下降，但它们对氧还原反应的起始电位以及电流密度却大大高于晶体铂电极和Pt/C电极。本发明的电极材料不仅对氧还原反应表现出优异的催化活性，而且大大降低了贵金属铂的用量，且制备方法简单，结构稳定，在燃料电池中有广泛的应用。

主权项

一种用于燃料电池氧还原反应的金属纳米电催化剂的制备方法，其特征在于，用EDTA作络合剂，NaBH4作还原剂，采用水热法一步将H2PtCl6+ CoCl2+NiCl2+碳粉混合溶液还原成碳载金属纳米催化剂；具体步骤以下：（1）将H2PtCl6+ CoCl2+NiCl2溶液置于水热反应釜中，依次加入络合剂EDTA和Vulcan XC‑72碳粉，在常温下进行超声处理，滴加NaBH4溶液；所述Vulcan XC‑72碳粉的量为金属催化剂颗粒Pt+Co+Ni总质量的40~60%；（2）将反应釜加热到140~200℃后保持6~12小时；（3）反应完成后将反应釜冷却至室温，反应液过滤，所得纳米催化剂颗粒依次用纯水洗和无水乙醇洗，即得到碳载纳米Pt+Co+Ni金属纳米电催化剂；所述H2PtCl6溶液的浓度是2~10 mM，CoCl2的浓度是0.8~4 mM，NiCl2的浓度是0.8~4 mM，络合剂EDTA的浓度为40~200 mM，超声处理的时间为5~20 min，NaBH4溶液的质量百分浓度为3~10%。