專利名稱：一種燃料電池催化劑載體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池催化劑載體的制備方法，更主要地是涉及一種利用重油殘渣制得炭微球用作電池催化劑載體的制備方法。
背景技術(shù)：
由于金屬鉑(Pt)具有很高的氧還原催化活性，以及在強酸性電解質(zhì)中的高穩(wěn)定性，所以被認為是目前最有效的直接甲醇燃料電池(Direct MethanolFuel Cell，DMFC)催化劑。選擇具有高比表面積的碳材料作為Pt的載體，如炭微球、炭黑、碳納米管(CNTs)、石墨納米纖維(GNFs)，可以增加催化劑的表面積和反應(yīng)活性點，從而增加了Pt的利用率，同時使用壽命也得到了提高。重油殘渣是人們到目前為止還未找到有效利用途徑的工業(yè)廢料，價格低廉，而且本課題組的最新研究表明通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)處理就能使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽缇鶆虻奶课⑶?。將Pt負載在重油殘渣制得的炭微球上，制得的Pt/炭微球復(fù)合材料，不僅具有其它碳復(fù)合材料的共同特點，而且還具有制造成本低，工藝簡單，有益環(huán)保等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是利用重油殘渣制得炭微球用作燃料電池催化劑載體的工藝問題，并提供一種工藝簡單、價格低廉，且有利于環(huán)境保護的一種燃料電池催化劑載體的制備方法本發(fā)明基于上述的問題和目的，提出了以重油殘渣制得的炭微球為載體負載Pt納米顆粒的方法是，用CVD法將重油殘渣高溫?zé)峤庵频锰课⑶?，再用超聲振蕩分散制得碳漿后加入H2PtCl6溶液均勻混合，后滴加還原劑，保溫后清洗、過濾，烘干即可。
本發(fā)明于用重油瀝制得炭微球為載體，用浸漬還原法將Pt負載在該載體上制備Pt/炭微球復(fù)合材料，其具體的制備工藝步驟如下(1)用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫?zé)峤庵频贸叽缇鶆虻奶课⑶颍?2)取1g的炭微球，加熱到393K在5mol·L-1硝酸溶液中回流5h，并清洗、過濾；(3)取500mg硝酸處理過的炭微球，于50ml水中超聲振蕩分散30min制得碳漿；(4)緩慢加入7.5ml的H2PtCl6溶液(ρ(Pt)＝7.4mg/ml)，使其與炭微球充分、均勻混合；(5)逐滴加入還原劑，將混合液調(diào)節(jié)至中性；(6)然后將混合溶液加熱至333K，保溫30min；(7)將混合液清洗、過濾，并在真空狀態(tài)下烘干即可。
上述所述的還原劑為氫氧化鈉溶液、乙二醇溶液或者聯(lián)二亞硫酸鈉溶液按照上述工藝步驟所實現(xiàn)的以重油殘渣制得的炭微球為載體沉積Pt納米顆粒的方法，其創(chuàng)新之處在于采用重油殘渣制得炭微球作為燃料電池的催化劑載體，其優(yōu)點與積極效果在于(1)用工業(yè)廢料重油殘渣作為制備炭微球的原料，不但解決了廢料對環(huán)境的污染問題，減少了能源的消耗，而且極大地降低了成本；(2)從重油殘渣到炭微球的轉(zhuǎn)變僅需要通過簡單的CVD法一步就能實現(xiàn)，從而簡化了炭載體的制備工藝；(3)使用炭微球作為載體可以提高Pt的比表面積，從而提高利用率；(4)炭微球具有碳材料耐腐蝕的共性，可以保證復(fù)合物的使用壽命；(5)載體作用下，Pt的分散度大為提高，同時載體的存在減少了粒子聚集。
上述工藝步驟制備得Pt/炭微球復(fù)合物，將收集到的產(chǎn)物用研缽研磨后，取少許在乙醇中超聲分散，將懸浮液滴在微柵銅網(wǎng)上，干燥后用JSM-6700F掃描電鏡(SEM)和JEM-2010型高分辨透射電鏡(HRTEM，加速電壓為200kV，點分辨率為0.19nm)對其進行觀察表征，發(fā)現(xiàn)有大量Pt顆粒沉積在炭微球上。經(jīng)過檢測，該Pt/炭微球復(fù)合物具有優(yōu)良的對甲醇等燃料的催化活性，應(yīng)用范圍十分廣闊，應(yīng)用前景十分誘人。


圖1是本發(fā)明載Pt前炭微球的SEM2是本發(fā)明Pt/炭微球的HRTEM圖具體實施方式
實施方式1利用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫?zé)峤庵频贸叽缇鶆虻奶课⑶颍Q取1g收集到的炭微球，加熱到393K在5mol·L-1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取40mg純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入適量H2PtCl6溶液(ρ(Pt)＝7.4g·L-1)，使其與炭微球充分混合。加入50mL的甲醛溶液，再加入少量NaOH(0.5mol·L-1)溶液，將混合液調(diào)節(jié)至中性，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后再連續(xù)攪拌24h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下烘干，即得10wt.％Pt/炭微球復(fù)合材料。
實施方式2利用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫?zé)峤庵频贸叽缇鶆虻奶课⑶颍Q取1g收集到的炭微球，加熱到393K在5mol·L-1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取40mg純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入適量H2PtCl6溶液(ρ(Pt)＝7.4g·L-1)，使其與炭微球充分混合。加入50mL的乙二醇(EG)溶液，再加入少量NaOH(0.5mol·L-1)溶液，將混合液調(diào)節(jié)至中性，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后再連續(xù)攪拌24h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下烘干，即得10wt.％Pt/炭微球復(fù)合材料。
實施方式3利用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫?zé)峤庵频贸叽缇鶆虻奶课⑶?，稱取1g收集到的炭微球，加熱到393K在5mol·L-1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取40mg純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入適量H2PtCl6溶液(ρ(Pt)＝7.4g·L-1)，使其與炭微球充分混合。加入50mL的Na2S2O4(0.2mol·L-1)溶液，再加入少量NaOH(0.5mol·L-1)溶液，將混合液調(diào)節(jié)至中性，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后再連續(xù)攪拌24h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下烘干，即得10wt.％Pt/炭微球復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池催化劑載體的制備方法，其特征是用CVD法將重油殘渣高溫?zé)峤庵频锰课⑶颍儆贸曊袷幏稚⒅频锰紳{后加入H2PtCl6溶液均勻混合，后滴加還原劑，保溫后清洗、過濾，烘干即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池催化劑載體的制備方法，其特征在于該方法的具體工藝步驟如下(1)用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫?zé)峤庵频贸叽缇鶆虻奶课⑶颍?2)取1g炭微球，加熱到393K在5mol·L-1硝酸溶液中回流5h，并清洗、過濾；(3)取500mg硝酸處理過的炭微球，于50ml水中超聲振蕩分散30min制得碳漿；(4)緩慢加入7.5ml的H2PtCl6溶液(ρ(Pt)＝7.4mg/ml)，使其與炭微球充分均勻混合；(5)逐滴加入還原劑，將混合液調(diào)節(jié)至中性；(6)然后將混合溶液加熱至333K，保溫30min；(7)將混合液清洗、過濾，并在真空狀態(tài)下烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種燃料電池催化劑載體的制備方法，其特征在于所述的還原劑為氫氧化鈉溶液、乙二醇溶液或者聯(lián)二亞硫酸鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料電池催化劑載體的制備方法，其方法是用CVD法將重油殘渣高溫?zé)峤庵频锰课⑶?，回流清洗過濾后，經(jīng)酸處理制得碳漿，并與H
文檔編號B01J23/42GK1817456SQ200610012480
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者許并社, 郭俊杰, 馮有斌, 劉光煥, 王曉敏, 劉旭光 申請人:太原理工大學(xué)