專利名稱：燃料電池電催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃料電池電催化劑的載體材料和包含所述載體材料的燃料電池電催化劑。
背景技術(shù)：
作為催化劑載體材料的碳的存在限制了常規(guī)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的耐久性。在PEMFC中，如果使用碳作為電催化劑的載體材料，則在水存在下和在相關(guān)的運(yùn)行電位范圍(高于0.2V，SHE基礎(chǔ)，尤其大于1.0V)中發(fā)生將碳氧化成CO2的反應(yīng)。碳的氧化導(dǎo)致催化劑變稀，隨之損失性能。由于復(fù)合氧化物在典型酸性環(huán)境中的穩(wěn)定性，可以使用它們?cè)鰪?qiáng)電極材料的耐久性。在W02009/152003中公開了這樣的材料，其描述了使用鈮(Nb)摻雜的氧化鈦(TiO2)作為電催化劑的載體。在該文獻(xiàn)中描述的電極的情況下，對(duì)該復(fù)合氧化物施以在高溫下的特定還原處理，以通過(guò)形成結(jié)晶金紅石相(包括較低氧化態(tài)Ti4O7 (Magneli相))提高電導(dǎo)率。該復(fù)合氧化物包括相對(duì)于Ti和Nb的·總量?jī)?yōu)選為5-10原子％的量的Nb。所實(shí)現(xiàn)的電導(dǎo)率低于0.16S/cm。US6, 524，750 描述了式 Ti^xNbxCVy 所示的化合物，其中 x 為 0.01 至 0.5，y 為 0.05至0.25。該化合物包括金紅石相并表現(xiàn)出改進(jìn)的電導(dǎo)率。如US6，524，750中所述，在1250°C的非常高的溫度下合成后，進(jìn)行在H2氣氛中的高溫還原處理，以產(chǎn)生亞化學(xué)計(jì)量。該化合物用作一次和二次電池組電池的添加劑以改進(jìn)放電容量。盡管已公開了用于電化學(xué)用途(例如催化劑載體和添加劑)的某些復(fù)合氧化物，但仍然需要在電導(dǎo)率、催化劑溶解和催化活性等方面改進(jìn)這類材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的目的本發(fā)明的一個(gè)目的是開發(fā)用于PEMFC電催化劑的載體，其具有提高的電導(dǎo)率和在酸性環(huán)境中的穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)目的的手段由于為實(shí)現(xiàn)上述目的而做出的深入研究，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出了具有提高的電導(dǎo)率和在酸中的穩(wěn)定性的復(fù)合氧化物材料，作為碳催化劑載體的替代品。具體而言，本發(fā)明概述如下。(I)負(fù)載型燃料電池電催化劑，其包含:載體材料，所述載體材料包含具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的T1-Nb復(fù)合氧化物；和負(fù)載在所述載體材料上的貴金屬催化劑。(2)根據(jù)(I)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述復(fù)合氧化物中的Nb量相對(duì)于Ti和Nb的總量為5-20原子％。(3)根據(jù)(2)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述復(fù)合氧化物中的Nb量相對(duì)于Ti和Nb的總量?jī)?yōu)選為6-8原子％。(4)根據(jù)(I) - (3)任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述貴金屬催化劑是鉬催化劑。(5 )根據(jù)(I) - (4 )任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述貴金屬催化劑的量相對(duì)于所述載體材料為10-50重量％。(6)根據(jù)(I) - (5)任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述T1-Nb復(fù)合氧化物是近化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物。(7)根據(jù)(I) - (6)任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述T1-Nb復(fù)合氧化物是薄膜或粉末形式。(8)制造具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的T1-Nb復(fù)合氧化物的方法，其包括:在弱氧氣氛下在600-800°C的溫度用Nb摻雜TiO2。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有提高的電導(dǎo)率和在酸中的穩(wěn)定性的T1-Nb復(fù)合氧化物作為催化劑載體。可以制備具有提高的穩(wěn)定性和電導(dǎo)率的在高溫金紅石相中的Nb摻雜鈦的薄膜。Nb摻雜的氧化鈦的氧近化學(xué)計(jì)量學(xué)促成了較高的電導(dǎo)率，以使該氧化物成為具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性的FC催化劑載體的合適候選物。附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示金紅石復(fù)合氧化物的XRD圖。圖2顯示非晶態(tài)和金紅石近化學(xué)計(jì)量的復(fù)合氧化物膜的電導(dǎo)率。圖3顯示沉積在復(fù)合氧化物上的Pt粒子的典型TEM圖像。圖4顯示對(duì)完全化學(xué)計(jì)量的金紅石復(fù)合氧化物而言，在含氧的0.5MHC104溶液中但在沒(méi)有電極旋轉(zhuǎn)的情況下，在20mVs-l下進(jìn)行的伏安法的第三陰極循環(huán)。圖5顯示對(duì)表現(xiàn)最佳的非晶態(tài)、銳鈦礦和金紅石基底而言，在含氧的0.5M此104溶液中但在沒(méi)有電極旋轉(zhuǎn)的情況下，在20mVs-l下進(jìn)行的伏安法的陰極循環(huán)。圖6顯示在80°C暴露于0.1M H2SO4達(dá)a) O小時(shí)；b) 2小時(shí)；c)4小時(shí)；d) 6小時(shí)；e) 24小時(shí)后的樣品金紅石TiNbOx (5.4-10.2原子％ Nb)。圖7顯示在80°C暴露于0.1M H2SO4達(dá)a) O小時(shí)；b) 2小時(shí)；c)4小時(shí)；d) 6小時(shí)；e) 24小時(shí)后的樣品金紅石TiNbOx (11.7-30.5原子％ Nb)。圖8顯示在80°C暴露于0.1M H2SO4達(dá)a) O小時(shí);b)2小時(shí)；c)4小時(shí)；d)6小時(shí)；e) 24小時(shí)后的樣品非晶態(tài)TiNbOx (11.7-30.5原子％ Nb)。圖9顯示在80°C暴露于0.1M H2SO4達(dá)24小時(shí)后相對(duì)Nb:Ti百分比的變化。圖10顯示樣品石英//TiNbOx (3.2-13.5原子％ Nb)的電導(dǎo)率圖:a)在穩(wěn)定性試驗(yàn)之如，b)在穩(wěn)定性試驗(yàn)之后。圖11顯示對(duì)完全化學(xué)計(jì)量、近化學(xué)計(jì)量和非晶態(tài)的金紅石復(fù)合氧化物而言，在含氧的0.5M HClO4溶液中但在沒(méi)有電極旋轉(zhuǎn)的情況下，在20mVs-l下的伏安法的陰極循環(huán)。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式T1-Nb復(fù)合氧化物該復(fù)合氧化物是通過(guò)用鈮(Nb)摻雜氧化鈦(TiO2)而形成的化合物。一般而言，Nb5+摻雜劑的存在有利于在TiO2結(jié)構(gòu)中形成Ti3+，以致電導(dǎo)率提高。本發(fā)明的T1-Nb復(fù)合氧化物中的Nb量相對(duì)于Ti和Nb的總量?jī)?yōu)選為5-20原子(at.) %，更優(yōu)選5_15原子％，再更優(yōu)選6-8原子％。由于結(jié)晶金紅石氧化物表現(xiàn)出比非晶復(fù)合氧化物或銳鈦礦結(jié)晶氧化物高的氧化還原起始電位，因此使用金紅石結(jié)晶復(fù)合氧化物作為電催化劑的載體。根據(jù)制備方法的氧化條件，金紅石氧化物的化學(xué)計(jì)量學(xué)可以被改變。由于近化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物表現(xiàn)出比完全化學(xué)計(jì)量的金紅石復(fù)合氧化物高的氧化還原起始電位，因此優(yōu)選使用近化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物作為電催化劑的載體。近化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物可以例如由式TVxNbxOy (其中X為0.05-0.2，y為1.95-2)表示。使用具有上述金紅石結(jié)晶和近化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物作為載體，可以獲得具有優(yōu)異電化學(xué)性質(zhì)的電催化劑。結(jié)晶度已通過(guò)測(cè)量X-射線衍射光譜來(lái)證實(shí)所有上述復(fù)合氧化物的結(jié)晶度。尚未檢出其它二次相，例如Nb2O5或Ti4O7Magneli相。Magneli相是不合意的，并已表現(xiàn)出是熱不穩(wěn)定的。在本發(fā)明的T1-Nb復(fù)合氧化物中，通過(guò)提供在金紅石相中的近化學(xué)計(jì)量/化學(xué)計(jì)量的T1-Nb復(fù)合氧化物，消除或盡可能減少了 Magneli相。這是與現(xiàn)有技術(shù)相比改進(jìn)的性能的一個(gè)方面?；瘜W(xué)組成已通過(guò)能量色散X射線光譜法和激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法確定了所有上述復(fù)合氧化物的化學(xué)組成(相對(duì)于Ti和Nb的總量的Nb原子百分比)。電導(dǎo)率已對(duì)所有上述結(jié)晶結(jié)構(gòu)測(cè)量了電導(dǎo)率。據(jù)發(fā)現(xiàn)，所有非晶態(tài)近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物都具有高于IX 10_3S/cm的電導(dǎo)率，而所有非晶態(tài)化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物都具有遠(yuǎn)低于I X 10-6S/cm的電導(dǎo)率。據(jù)發(fā)現(xiàn)，不依賴于氧化學(xué)計(jì)量和Nb含量，所有銳鈦礦復(fù)合氧化物都具有低于lXl(T6S/cm的電導(dǎo)率。據(jù)發(fā)現(xiàn)，所有金紅石化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物都具有低于lX10_6S/cm的低電導(dǎo)率，而由于Nb含量的正面效應(yīng)，金紅石近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物具有0.01-10S/cm的電導(dǎo)率。在酸中的穩(wěn)定性已經(jīng)對(duì)具有最高電導(dǎo)率的復(fù)合氧化物(B卩非晶相和金紅石相)測(cè)量了穩(wěn)定性。由于高的電阻率，尚未測(cè)試銳鈦礦復(fù)合氧化物。所述試驗(yàn)包括在80°C將樣品在200毫升0.1MH2SO4中懸浮24小時(shí)。已發(fā)現(xiàn)所有非晶態(tài)復(fù)合氧化物都容易溶解在酸介質(zhì)中，僅在Nb高于20原子％時(shí)穩(wěn)定性有一些提聞。已發(fā)現(xiàn)所有金紅石復(fù)合氧化物(完全或近化學(xué)計(jì)量)在80_85°C的高溫下在酸性介質(zhì)中穩(wěn)定，在Nb高于20原子％時(shí)穩(wěn)定性略微損失。因此，通過(guò)用5-20原子％的Nb%摻雜近化學(xué)計(jì)量的金紅石氧化鈦，可以獲得具有高耐酸性和高電子電導(dǎo)率的復(fù)合氧化物，其中最佳電導(dǎo)率在5-15% Nb之間。該復(fù)合氧化物可以是薄膜或粉末形式。在薄膜形式的情況下，平均薄膜厚度優(yōu)選為100-100納米。當(dāng)該復(fù)合氧化物為粉末形式時(shí)，粉末粒子優(yōu)選為平均粒度10-100納米的球形?？梢允褂萌缟纤龅谋∧せ蚍勰┬问降膹?fù)合氧化物制造具有高強(qiáng)度和大表面積的電催化劑。電催化劑電催化劑是具有催化劑活性的電極材料，其包含如上所述的含有復(fù)合氧化物的載體和由這種載體負(fù)載的催化劑。催化劑的實(shí)例是貴金屬，優(yōu)選為鉬、或含有鉬或任何其它貴金屬和過(guò)渡金屬的鉬合金。該催化劑的量相對(duì)于載體優(yōu)選為10-50重量％。在使用鉬作為催化劑時(shí)，負(fù)載型電催化劑由于Pt與T1-Nb復(fù)合材料之間的強(qiáng)金屬載體相互作用(SMSI)而提供高催化性能。在T1-Nb復(fù)合氧化物中的Nb量相對(duì)于Ti和Nb的總量為6-8原子％的情況下，提供較高的催化性能。提供可用作催化劑的其它貴金屬的名單。本發(fā)明的優(yōu)異性質(zhì)歸因于I)由于金紅石相而改進(jìn)的電導(dǎo)率，和2) Pt與T1-Nb復(fù)合材料之間的SMSI效應(yīng)。優(yōu)選地，該催化劑為平均粒度I至10納米的球形。使用上述催化劑，可以獲得具有高催化劑活性的電催化劑。在電催化劑包含含有非晶態(tài)復(fù)合氧化物的載體的情況下，氧還原反應(yīng)活性非常低，并幾乎不依賴于Nb含量和化學(xué)計(jì)量水平。在載體含有銳鈦礦復(fù)合氧化物的情況下，氧還原反應(yīng)活性提高且氧還原峰移向更正的電位，即相對(duì)于SHE為0.5-0.6V。在載體含有化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物的情況下，我們?cè)?.1 % Nb濃度下發(fā)現(xiàn)最高活性。為了比較，已測(cè)試具有7.4% Nb量的近化學(xué)計(jì)量金紅石復(fù)合氧化物，并且它表現(xiàn)出用于氧還原的最高起始電位。電催化劑的制造方法在電催化劑為薄膜形式并含有非晶態(tài)復(fù)合氧化物作為載體時(shí)，可以通過(guò)用Nb摻雜TiO2以合成非晶態(tài)復(fù)合氧化物的合成步驟、和使該復(fù)合氧化物負(fù)載催化劑的催化劑負(fù)載步驟來(lái)制造電催化劑。在電催化劑為薄膜形式并含有銳鈦礦結(jié)晶復(fù)合氧化物作為載體時(shí)，可以通過(guò)在溫度400-600°C用Nb摻雜TiO2以合成銳鈦礦復(fù)合氧化物的合成步驟、和使該復(fù)合氧化物負(fù)載催化劑的催化劑負(fù)載步驟來(lái)制造電催化劑。在電催化劑為薄膜形式并含有金紅石結(jié)晶復(fù)合氧化物作為載體時(shí)，可以通過(guò)在600-900°C溫度用Nb摻雜TiO2以合成金紅石結(jié)晶氧化物的合成步驟、和使該復(fù)合氧化物負(fù)載催化劑的催化劑負(fù)載步驟來(lái)制造電催化劑。在電催化劑為薄膜形式并含有近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物作為載體時(shí)，在貧O2氣氛中進(jìn)行合成步驟。下面描述各步驟。合成步驟可以通過(guò)不同的方法合成包含Nb摻雜的TiO2的復(fù)合氧化物，例如，在不同類型的基底(例如S1、玻璃、Si/Tiff等)上通過(guò)PVD法(即分子束沉積、真空沉積、離子電鍍或?yàn)R射)合成。優(yōu)選進(jìn)行分子束沉積。
在進(jìn)行分子束時(shí)，優(yōu)選在1父10-7至5\10-5/1'01^的壓力下供應(yīng)氧氣，并施加300至400W的電功率?？梢栽诓粚?duì)基底施加任何加熱的情況下合成薄膜形式的非晶態(tài)復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在300W功率和5X10_5Torr氧壓力下的原子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備非晶態(tài)化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在300W功率和lX10_5Torr氧壓力下的分子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備非晶態(tài)近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。通過(guò)在400_550°C加熱基底，制造銳鈦礦結(jié)晶復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在300W功率和5X IO-5Torr氧壓力下的原子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備銳鈦礦化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在300W功率和lX10_5Torr氧壓力下的分子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備銳鈦礦近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。通過(guò)在600-800 °C加熱基底，制造金紅石結(jié)晶復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在300W功率和5Χ10_5ΤΟι 氧壓力下的原子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備金紅石化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。通過(guò)在使用在400W功率和5X KT6Torr壓力下的分子氧等離子體源、或在400W功率和3X10_7至5X10_6Torr氧壓力下的原子氧等離子體源的同時(shí)沉積金屬，制備金紅石近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物。催化劑負(fù)載步驟目的是在復(fù)合氧化物上沉積催化劑以制備電催化劑。如上述合成步驟的情況中那樣，可以通過(guò)物理氣相沉積(PVD)進(jìn)行這一步驟。優(yōu)選使用分子束沉積。在使用分子束沉積時(shí)，最大蒸發(fā)速率優(yōu)選為I至3 X IO 2 A S_1。在薄膜復(fù)合氧化物上沉積平均2-3納米粒度的Pt粒子。在下列實(shí)施例中進(jìn)一步描述本發(fā)明。

[實(shí)施例]A)金紅石近化學(xué)計(jì)量TiNbOx在高溫下在酸中的穩(wěn)定性:已對(duì)相關(guān)金紅石T1-Nb氧化物薄膜進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)。樣品:制備兩組樣品并根據(jù)下面規(guī)定的穩(wěn)定性程序分析:(a) Si基底上的薄膜金紅石TiNbOx (Nb = 0_25at.%)樣品，以檢查厚度和化學(xué)組成(b)石英基底上的薄膜TiNbOx (Nb = 0-25at.%)樣品，以在酸暴露之前和之后觀察對(duì)電導(dǎo)率的影響(沒(méi)有對(duì)樣品I測(cè)量電導(dǎo)率)。穩(wěn)定性試驗(yàn)程序:將所用樣品在80°C在200毫升0.1M H2SO4中浸潰24小時(shí)。80°C是現(xiàn)有技術(shù)狀況的PEMFC中預(yù)期的最大溫度。分析:(I)在穩(wěn)定性試驗(yàn)之前/之中/之后通過(guò)樣品成像通過(guò)光學(xué)分析測(cè)量厚度(2)在穩(wěn)定性試驗(yàn)之前/之中/之后通過(guò)樣品的ICP-MS分析得出的化學(xué)組成(3)在穩(wěn)定性試驗(yàn)之前和之后通過(guò)4點(diǎn)探針?lè)治龅贸龅碾妼?dǎo)率結(jié)果:( I)通過(guò)光學(xué)分析測(cè)量厚度
在0、2、4、6和24小時(shí)后獲得樣品照片。根據(jù)光學(xué)成像，顏色外觀不變，意味著薄膜厚度不變，沒(méi)有發(fā)生顯著溶解。所研究的樣品(0-25原子％ Nb組成)無(wú)一在暴露于熱酸時(shí)表現(xiàn)出任何可見(jiàn)的損壞或腐蝕跡象，在圖6和7中給出了示例。為了比較，圖8顯示了相同酸處理對(duì)非晶態(tài)TiNbOx的影響?？梢钥闯觯捎诒∧と芙?，顏色/厚度顯著改變。在所有制成的樣品中都證實(shí)了這一結(jié)果。在圖6、7中給出了不例。(2)通過(guò)ICP-MS進(jìn)行的組成分析為了測(cè)定是否有任何組成變化(例如歸因于一種元素的優(yōu)先溶出導(dǎo)致的)，在酸暴露之前和之后，在library的四個(gè)角和中心場(chǎng)上進(jìn)行ICP-MS。圖9提供了顯示在所用三組不同條件下的暴露于酸之后原子％ Nb相對(duì)于原始組成的圖。一般而言，在所用任何制備條件下，在0-10%之間，沒(méi)有任何Nb損失或增加的明顯跡象，但在較高百分比下，觀察到一些偏差。在更化學(xué)計(jì)量的樣品上，對(duì)照Ti，存在Nb損失的跡象。已經(jīng)提出，在高于 13%，Nb開始填充間隙位置，在酸環(huán)境中較不穩(wěn)定。相反，對(duì)較低化學(xué)計(jì)量的樣品而言，如在非晶膜中證實(shí)，由于較低結(jié)晶度，在較高Nb濃度下，對(duì)照Ti，Nb略微富集(即Ti優(yōu)先損失)。(3)薄膜上的電導(dǎo)率測(cè)量對(duì)在石英基底上制成的各相關(guān)薄膜氧化物而言，已進(jìn)行四點(diǎn)探針(4PP)電導(dǎo)率測(cè)量以獲得它們的電阻率。從所有不同的libraries看出，在80°C暴露于0.1M H2S0424小時(shí)對(duì)任何薄膜的電導(dǎo)率幾乎沒(méi)有影響至完全沒(méi)有影響。經(jīng)證實(shí)，在這種酸處理過(guò)程中對(duì)薄膜沒(méi)有明顯可見(jiàn)的影響，而只有對(duì)高Nb組成才觀察到Nb的任何增加或損失。在這些較高組成下，組成的任何偏差預(yù)計(jì)僅造成薄膜電導(dǎo)率的極小變化，因此這與電導(dǎo)率數(shù)據(jù)一致。在下圖10中顯示了顯示TiNbOx (3.2-13.5原子％ Nb)的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的宏，表明在各薄膜上幾乎至完全沒(méi)有可觀察到的變化。B) SMSI 效應(yīng)我們觀察到，Pt催化劑對(duì)氧還原反應(yīng)的電化學(xué)性能不僅取決于基底的電導(dǎo)率。已經(jīng)進(jìn)行了深入的電化學(xué)研究。在圖11中，我們可以看出，沉積在金紅石化學(xué)計(jì)量和近化學(xué)計(jì)量氧化物上的Pt粒子(2納米)具有類似性能，但電導(dǎo)率水平非常不同。事實(shí)上，我們證實(shí)，所有金紅石化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物都具有低于IX 10_6S/cm的低電導(dǎo)率，而由于Nb含量的正面效應(yīng)，金紅石近化學(xué)計(jì)量復(fù)合氧化物具有高達(dá)lOS/cm的電導(dǎo)率。我們確實(shí)預(yù)料到，Pt催化劑與金紅石體之間的較強(qiáng)金屬載體相互作用促進(jìn)了電化學(xué)反應(yīng)，較不依賴于電導(dǎo)率水平。C)制備方法(近化學(xué)計(jì)量與亞化學(xué)計(jì)量相比)TiNbOx復(fù)合氧化物的合成途徑非常不同，以產(chǎn)生不同的氧亞化學(xué)計(jì)量水平。在本發(fā)明中，通過(guò)在600 V預(yù)熱基底上的直接真空沉積制備復(fù)合氧化物。我們預(yù)期得到近化學(xué)計(jì)量樣品。本文中引用的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)全文經(jīng)此引用并入本文。
權(quán)利要求
1.負(fù)載型燃料電池電催化劑，其包含: 載體材料，所述載體材料包含具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的T1-Nb復(fù)合氧化物；和 負(fù)載在所述載體材料上的貴金屬催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述復(fù)合氧化物中的Nb的量相對(duì)于Ti和Nb的總量為5-20原子％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述復(fù)合氧化物中的Nb的量相對(duì)于Ti和Nb的總量?jī)?yōu)選為6-8原子％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述貴金屬催化劑是鉬催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述貴金屬催化劑的量相對(duì)于所述載體材料為10-50重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述T1-Nb復(fù)合氧化物是近化學(xué)計(jì)量的金紅石復(fù)合氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的負(fù)載型燃料電池電催化劑，其中所述T1-Nb復(fù)合氧化物是薄膜或粉末形式。
8.制造具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的T1-Nb復(fù)合氧化物的方法，其包括: 在弱氧氣氛下在600-800°C的溫度用Nb摻雜TiO2。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的是開發(fā)用于PEMFC電催化劑的載體，其具有提高的電導(dǎo)率和在酸性環(huán)境中的穩(wěn)定性。該目的可以通過(guò)包含具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的Ti-Nb復(fù)合氧化物的載體材料實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01M4/92GK103140974SQ201080069328
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者I·切里, 永見(jiàn)哲夫, B·E·海登, A·C·維科文, C·莫爾米什, J·C·戴維斯 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社