專利名稱：一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、室溫快速啟動等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來電動汽車及其它民用場合最有希望的化學(xué)電源。目前為止最有效的燃料電池陰極催化劑依然是鉬類催化劑，然而一氧化碳、硫化物等毒性氣體易使鉬類催化劑中毒，導(dǎo)致催化劑失活。 一氧化碳可以通過凈化裝置去除，而硫化物的凈化則很難實(shí)現(xiàn)，鉬類催化劑易中毒問題無法避免，嚴(yán)重阻礙了燃料電池的商業(yè)化進(jìn)程。因此，提高催化劑抗硫化物中毒具有重要意義。國內(nèi)外針對燃料電池催化劑抗硫化物中毒鮮有研究。文獻(xiàn)[J.Power Sources 2011,196 :3722-3728]通過在含氯鉬酸的硫酸溶液中電化學(xué)沉積的方法，將納米鉬和多晶鉬分別沉積在鉬炭電極上，制備納米鉬和多晶鉬修飾的催化劑電極。該方法所制備的催化電極表現(xiàn)出一定的抗硫化物中毒性；然而，該方法所制備的納米Pt顆粒較大、氧還原催化活性低，沒有展現(xiàn)出適用于商業(yè)化燃料電池的抗中毒性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有燃料電池鉬基催化劑易硫化物中毒的缺點(diǎn)，提供一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法。本發(fā)明首先通過化學(xué)吸附將鉬酸鹽吸附在功能化Vulcan XC-72碳粉上，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下焙燒得到Mo03/C，然后采用化學(xué)還原的方法將鉬負(fù)載在Mo03/C上，利用MoO3與Pt之間的協(xié)同效應(yīng)來改變Pt的電子構(gòu)型，使鉬具有較高的抗硫化物中毒能力。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其具體方法步驟包括(1)碳載體的功能化稱取1克市售Vulcan XC-72碳粉，加入150毫升體積比為1 4的30%過氧化氫和濃硫酸的混合溶液中，超聲攪拌3小時(shí)后，用超純水稀釋，靜置M小時(shí)后濾出上層清液， 經(jīng)多次離心洗滌，烘干，研磨后得到功能化Vulcan XC-72碳粉。(2) Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉鉬酸鹽的質(zhì)量比為1 0. 01 0. 1稱取步驟(1) 所得的功能化Vulcan XC-72碳粉和鉬酸鹽，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌12 M小時(shí)后，在60 95°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)饣驓鍤鈿夥?00 180°C下保持30 60分鐘，然后繼續(xù)升溫至350 450°C并保持4 8小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑。(3)制備 Pt-Mo03/C 催化劑
按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 1 3 1 10稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的MO03/C催化劑、 檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌8 17小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)PH值至8 11，繼續(xù)超聲攪拌10 30分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在120 160°C條件下反應(yīng)4 8小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下50 80°C干燥5 M小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。其中所述鉬酸鹽為鉬酸銨、氯化鉬、鉬酸的其中之一。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用MoO3與Pt之間的協(xié)同效應(yīng)，改變Pt的電子構(gòu)型，提高催化劑的抗硫化物中毒性能，從而克服了燃料電池鉬基催化劑易硫化物中毒的缺點(diǎn)，突破了燃料電池抗中毒技術(shù)難題。本發(fā)明方法簡單易行、生產(chǎn)成本低廉，采用本發(fā)明制備的Pt-Mo03/C催化劑可應(yīng)用于以質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)的燃料電池，如氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明所制得的Pt-Mo03/C催化劑具有與英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/ C催化劑相比，具有更優(yōu)異的抗硫化物中毒性能和氧還原催化活性。
四

圖1為實(shí)施例1制備的Pt-Mo03/C催化劑放大倍數(shù)為100000倍時(shí)的高分辨透射電子顯微鏡(TEM)圖。圖2為實(shí)施例2所制備的Pt-Mo03/C催化劑和對比試驗(yàn)英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C(鉬質(zhì)量百分比40% )催化劑中毒前后的氧還原線性掃描曲線。圖中曲線1是英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C催化劑為工作電極，銀/ 氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸水溶液為電解液，催化劑中毒前的氧還原線性掃描曲線。曲線2是英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸和0. 5豪摩爾/升的亞硫酸鈉混合水溶液為電解液，催化劑中毒的氧還原線性掃描曲線。曲線3是實(shí)施例2制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸水溶液為電解液，催化劑中毒前的氧還原線性掃描曲線。曲線4是實(shí)施例2制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸和0. 5豪摩爾/升的亞硫酸鈉混合水溶液為電解液，催化劑中毒的氧還原線性掃描曲線。 圖3為實(shí)施例3所制備的Pt-Mo03/C催化劑和對比試驗(yàn)英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C(鉬質(zhì)量百分比40% )催化劑中毒前后的氧還原線性掃描曲線。圖中曲線1是英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C催化劑為工作電極，銀/ 氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸水溶液為電解液，催化劑中毒前的氧還原線性掃描曲線。曲線2是英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀
5電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸和0. 5豪摩爾/升的亞硫酸鈉混合水溶液為電解液，催化劑中毒的氧還原線性掃描曲線。曲線3是實(shí)施例3制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸水溶液為電解液，催化劑中毒前的氧還原線性掃描曲線。曲線4是實(shí)施例3制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，以氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸和0. 5豪摩爾/升的亞硫酸鈉混合水溶液為電解液，催化劑中毒的氧還原線性掃描曲線。圖4為實(shí)施例4所制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為50毫伏/秒條件下，在氮?dú)怙柡?. 5摩爾/升硫酸水溶液中，催化劑中毒前后的循環(huán)伏安曲線。圖中曲線1是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之前的循環(huán)伏安圖。曲線2是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之后第二圈的循環(huán)伏安圖。曲線3是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之后第十圈的循環(huán)伏安圖。曲線4是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之后第五十圈的循環(huán)伏安圖。
圖5為實(shí)施例4所制備的Pt-Mo03/C催化劑為工作電極，銀/氯化銀電極為參比電極，鉬環(huán)為對電極，掃描速度為2毫伏/秒條件下，在氧氣飽和0. 5摩爾/升硫酸水溶液中， 催化劑中毒前后的氧還原線性掃描曲線。圖中曲線1是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之前的氧還原線性掃描曲線。曲線2是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之后經(jīng)過50圈循環(huán)伏安掃描后的氧還原線性掃描曲線。曲線3是實(shí)施例4制備的Pt-Mo03/C催化劑中毒之后的氧還原線性掃描曲線。 五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1、(1)碳載體的功能化稱取1克市售Vulcan XC-72碳粉，加入150毫升體積比為1 4的30%過氧化氫和濃硫酸的混合溶液中，超聲攪拌3小時(shí)后，用超純水稀釋，靜置M小時(shí)后濾出上層清液， 經(jīng)多次離心洗滌，烘干，研磨后得到功能化Vulcan XC-72碳粉。(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉鉬酸銨質(zhì)量比為1 0. 05稱取步驟(1)所得的功能化Vulcan)(C-72碳粉和鉬酸銨，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌12小時(shí)后，在80°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)鈿夥?80°C下保持30分鐘，然后繼續(xù)升溫至350°C并保持6小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑。(3)制備 Pt-Mo03/C 催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 1 10稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的Mo03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌17小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至 8，繼續(xù)超聲攪拌20分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在140°C條件下反應(yīng)4小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下50°C干燥10小時(shí)后得到Pt-MoO3A^I 化劑。(4)Pt-Mo03/C催化劑的透射電子顯微鏡測試稱取2毫克第(3)步所制得的Pt-Mo03/C催化劑加入到10毫升無水乙醇溶液中超聲振蕩10分鐘分散均勻后，用銅網(wǎng)在溶液中撈取30次，紅外燈下烘干后再撈取一遍，烘干后進(jìn)行高分辨透射電鏡測試，測試結(jié)果如圖1所示。實(shí)施例2、步驟(1)同實(shí)施例1中步驟(1)。(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉氯化鉬質(zhì)量比為1 0. 01稱取步驟(1)所得的功能化Vulcan)(C-72碳粉和氯化鉬，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌15小時(shí)后，在60°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氬氣氣氛120°C下保持60分鐘，然后繼續(xù)升溫至450°C并保持8小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑。(3)制備 Pt-Mo03/C 催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 3 1稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的Mo03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌10小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至 11，繼續(xù)超聲攪拌30分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在120°C條件下反應(yīng)8小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下80°C干燥5小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。(4)Pt-Mo03/C催化劑中毒前后氧還原線性掃描稱取2毫克第C3)步所制得的Pt-Mo03/C催化劑加入到400微升無水乙醇溶液中，吸取5微升0. 5% Nafion溶液滴于上述溶液中，超聲振蕩10分鐘分散均勻后，微量進(jìn)樣器吸取100微升涂于碳紙上，60°C干燥。以此電極為工作電極，鉬絲電極和銀/氯化銀電極(Ag/AgCl)電極分別作為輔助電極和參比電極，掃描速率為2mV/s，掃描范圍為-0. 2 0. 9V(vs. Ag/AgCl)，在氧氣飽和0. 5mol/L的硫酸溶液中測試氧還原線性掃描曲線，即中毒前的氧還原線性掃描曲線，對應(yīng)圖2曲線3。掃描完成后，將該電極插入含0. 5mmol/LNa2S03 的0. 5mol/L硫酸溶液中，在氮?dú)怙柡拖?. 4V(vs. Ag/AgCl)恒電位吸附120s，然后換入干凈的0. 5mol/L硫酸溶液中，掃描速率為2mV/s，掃描范圍為-0. 2 0. 9V(vs. Ag/AgCl)，氧氣飽和條件下測試氧還原線性掃描曲線，即中毒后的氧還原線性掃描曲線，對應(yīng)圖2曲線4。實(shí)施例3、步驟(1)同實(shí)施例1中步驟(1)。(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉鉬酸質(zhì)量比為1 0. 1稱取步驟(1)所得的功能化Vulcan)(C-72碳粉和鉬酸，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌M小時(shí)后，在95°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)鈿夥?00°C下保持40分鐘，然后繼續(xù)升溫至400°C并保持4小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑。(3)制備 Pt-Mo03/C 催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 1 4稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的Mo03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌15小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至9， 繼續(xù)超聲攪拌15分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在150°C條件下反應(yīng)5小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下70°C干燥15小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。(4)Pt-Mo03/C催化劑中毒前后氧還原線性掃描Pt-Mo03/C催化劑中毒前后氧還原線性掃描同實(shí)施2步驟(4)，中毒前氧還原線性掃描對應(yīng)圖3曲線3，中毒后氧還原線性掃描對應(yīng)圖3曲線4。實(shí)施例4、步驟(1)同實(shí)施例1中步驟(1)。(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化VulCan)(C-72碳粉鉬酸銨質(zhì)量比為1 0. 08稱取步驟(1)所得的功能化Vulcan)(C-72碳粉和鉬酸銨，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌20小時(shí)后，在80°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氬氣氣氛160°C下保持40分鐘，然后繼續(xù)升溫至450°C并保持6小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑。(3)制備 Pt-Mo03/C 催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 2 5稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的Mo03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌8小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至10， 繼續(xù)超聲攪拌10分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在160°C條件下反應(yīng)6小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下60°C干燥M小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。(4)Pt-Mo03/C催化劑中毒前后循環(huán)伏安掃描稱取2毫克第(3)步所制得的Pt-Mo03/C催化劑加入到400微升無水乙醇溶液中， 吸取5微升0. 5% Nafion溶液滴于上述溶液中，超聲振蕩10分鐘分散均勻后，微量進(jìn)樣器吸取100微升涂于碳紙上，60°C干燥。以此電極為工作電極，鉬絲電極和銀/氯化銀電極 (Ag/AgCl)電極分別作為輔助電極和參比電極，在氮?dú)怙柡偷?. 5mol/L硫酸溶液中測試循環(huán)伏安掃描曲線，測試結(jié)果如圖4曲線1所示。然后將該電極插入含0. 5mMNa2S03的0. 5M 硫酸溶液中，在氮?dú)怙柡拖?. 4V(vs.Ag/AgCl)恒電位吸附120s，然后換入干凈的0. 5mol/L 硫酸溶液中，氮?dú)怙柡偷臈l件下測試循環(huán)伏安掃描曲線，測試結(jié)果如圖4曲線2、3、4所示。 其中曲線2是中毒后第二圈的循環(huán)伏安曲線；曲線3是中毒后第十圈的循環(huán)伏安曲線；曲線4是中毒后第五十圈的循環(huán)伏安曲線。(5)Pt-Mo03/C催化劑中毒后經(jīng)過50圈的循環(huán)伏案掃描與中毒前后氧還原線性掃描曲線的對比。第(4)步在氮?dú)怙柡偷?. 5mol/L硫酸溶液中循環(huán)伏安測試完成之后，通入氧氣， 在氧氣飽和下測試氧還原線性掃描曲線，即中毒前的氧還原線性掃描曲線，測試結(jié)果如圖5曲線1所示；然后將該電極插入含0. 5mmol/LNa2S03的0. 5mol/L硫酸溶液中，在氮?dú)怙柡拖?. 4V(vs. Ag/AgCl)恒電位吸附120s，然后換入干凈的0. 5mol/L硫酸溶液中，氧氣飽和條件下測試氧還原線性掃描曲線，即中毒后的氧還原線性掃描曲線，測試結(jié)果如圖5曲線3所示；然后通入氮?dú)?，在氮?dú)怙柡偷臈l件下測試50圈循環(huán)伏安掃描曲線，測試完成后在氧氣飽和下測試氧還原線性掃描曲線，測試結(jié)果如圖5曲線2所示。對比實(shí)驗(yàn)英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C (鉬質(zhì)量百分比40 % )催化劑在含 0. 5mmol/LNa2S03溶液中中毒前后的氧還原測試同實(shí)施例2中步驟(4)，中毒前氧還原曲線對應(yīng)圖2曲線1和圖3曲線1，中毒后氧還原曲線對應(yīng)圖2曲線2和圖3曲線2。本發(fā)明的試驗(yàn)結(jié)果從圖1可以看出，所制備的Pt-Mo03/C催化劑分散均勻、Pt顆粒尺寸為2 3納米。從圖2可以看出，所制備的Pt-Mo03/C中毒之前與英國Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/c催化劑相比，起峰電位約正移20mV，電流比Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C有所增加，表明本發(fā)明制備的的Pt_Mo03/C催化劑的氧還原的催化活性要優(yōu)于Jonhson-Matthey 公司商業(yè)化Pt/C催化劑；中毒之后兩個(gè)催化劑相比，本發(fā)明制備的的Pt-Mo03/C催化劑中毒前后起峰電位幾乎沒變化，而Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C中毒之后比中毒之前起峰電位負(fù)移了 60mV左右，在0. 3V時(shí)，Pt-Mo03/C中毒后電流衰減了 11.08%，而 Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C中毒后電流衰減了 24. 01%，說明Jonhson-Matthey公司商業(yè)化Pt/C受硫化物影響較大，本發(fā)明制備的的Pt-Mo03/C催化劑具有較好的抗硫化物中毒性能。從圖4和圖5可以看出，經(jīng)過50圈的循環(huán)伏安掃描，能使中毒后的電極基本恢復(fù)到初始水平，說明本發(fā)明制備的的Pt_Mo03/C催化劑具有很好的抗中毒能力。
權(quán)利要求
1.一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其具體方法步驟包括(1)碳載體的功能化稱取1克市售Vulcan XC-72碳粉，加入150毫升體積比為1 4的30%過氧化氫和濃硫酸的混合溶液中，超聲攪拌3小時(shí)后，用超純水稀釋，靜置M小時(shí)后濾出上層清液，經(jīng)多次離心洗滌，烘干，研磨后得到功能化Vulcan XC-72碳粉；其特征在于(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉鉬酸鹽的質(zhì)量比為1 0. 01 0. 1稱取步驟(1)所得的功能化Vulcan XC-72碳粉和鉬酸鹽，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌12 M小時(shí)后，在60 95°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)饣驓鍤鈿夥?00 180°C下保持30 60分鐘，然后繼續(xù)升溫至350 450°C并保持4 8小時(shí)， 冷卻后得到Mo03/C催化劑；(3)制備Pt-Mo03/C催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 1 3 1 10稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟( 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的Mo03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌8 17小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)PH值至8 11，繼續(xù)超聲攪拌10 30分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在120 160°C條件下反應(yīng)4 8小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下50 80°C干燥5 M小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其特征在于所述的所述鉬酸鹽為鉬酸銨、氯化鉬、鉬酸的其中之一。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其特征在于具體制備方法的步驟O) (3):(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化VulcanXC-72碳粉鉬酸銨質(zhì)量比為1 0. 05稱取步驟(1)所得的功能化 Vulcan)(C-72碳粉和鉬酸銨，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌 12小時(shí)后，在80°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)鈿夥?80°C下保持30分鐘，然后繼續(xù)升溫至350°C并保持6小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑；(3)制備Pt-Mo03/C催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1 1 10稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟 (2)所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的MO03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌17小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至8，繼續(xù)超聲攪拌20分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在140°C條件下反應(yīng)4小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下50°C干燥10小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其特征在于具體制備方法的步驟O) (3):(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉氯化鉬質(zhì)量比為1 0. 01稱取步驟(1)所得的功能化 Vulcan)(C-72碳粉和氯化鉬，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌15小時(shí)后，在60°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氬氣氣氛120°C下保持60分鐘，然后繼續(xù)升溫至450°C并保持8小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑；(3)制備Pt-Mo03/C催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1:3: 1稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟(2) 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的MO03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌10小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至11，繼續(xù)超聲攪拌30分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在120°C條件下反應(yīng)8小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下80°C干燥5小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法，其特征在于具體制備方法的步驟O) (3):(2)Mo03/C催化劑的制備按功能化Vulcan XC-72碳粉鉬酸質(zhì)量比為1 0. 1稱取步驟(1)所得的功能化 Vulcan)(C-72碳粉和鉬酸，然后以去離子水為溶劑在超聲攪拌條件下振蕩均勻，繼續(xù)攪拌 M小時(shí)后，在95°C條件下蒸干，研磨后將混合物粉末在氮?dú)鈿夥?00°C下保持40分鐘，然后繼續(xù)升溫至400°C并保持4小時(shí)，冷卻后得到Mo03/C催化劑；(3)制備Pt-Mo03/C催化劑按氯鉬酸檸檬酸鈉Mo03/C的質(zhì)量比為1:1: 4稱取氯鉬酸、檸檬酸鈉和步驟⑵ 所得的Mo03/C催化劑，向過量的乙二醇溶劑中加入全部的MO03/C催化劑、檸檬酸鈉和氯鉬酸，超聲攪拌15小時(shí)，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉乙二醇溶液調(diào)節(jié)pH值至9，繼續(xù)超聲攪拌15分鐘后，將上述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜，在150°C條件下反應(yīng)5小時(shí)，然后將產(chǎn)物過濾，洗滌，烘干，研磨，最后在真空條件下70°C干燥15小時(shí)后得到Pt-Mo03/C催化劑。
全文摘要
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有燃料電池鉑基催化劑易硫化物中毒的缺點(diǎn)，提供一種抗硫化物中毒燃料電池陰極催化劑的制備方法。本發(fā)明首先通過化學(xué)吸附將鉬酸鹽吸附在功能化Vulcan XC-72碳粉上，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下焙燒得到MoO3/C，然后采用化學(xué)還原的方法將鉑負(fù)載在MoO3/C上，利用MoO3與Pt之間的協(xié)同效應(yīng)來改變Pt的電子構(gòu)型，使鉑具有較高的抗硫化物中毒能力。本發(fā)明方法簡單易行，生產(chǎn)成本低廉，采用本發(fā)明制備的催化劑可應(yīng)用于以質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)的燃料電池。用本發(fā)明制造的燃料電池，廣泛應(yīng)用于電動汽車，各種航天器，便攜式電子設(shè)備，如攝像機(jī)，筆記本電腦，電動玩具等。
文檔編號H01M4/90GK102357362SQ20111025149
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者丁煒, 李曉媛, 李莉, 柳曉, 熊春, 紀(jì)巍嘉, 陳四國, 魏子棟 申請人:重慶大學(xué)