專利名稱：一種用于直接甲醇燃料電池催化劑的制備方法及直接甲醇燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法及直接燃料甲醇電池。
背景技術(shù)：
直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池中的一種變種，其直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，以空氣或氧氣為氧化劑，使化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，而不需要通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換為二氧化碳、質(zhì)子和電子，如同標準的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜在陰極與氧反應(yīng)，電子通過外電路到達陰極，并做功，從而使得化學能轉(zhuǎn)化成了電能。直接甲醇燃料電池是一種將化學能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為電能的可再生清潔能源，具有體積小、燃料使用便利、理論能量轉(zhuǎn)化效率 高、運行安全方便、發(fā)電時間持久、潔凈環(huán)保、低溫快速啟動等優(yōu)點，使得其在汽車以及便攜式電子裝置的電源方面具有很大的潛力。直接甲醇燃料電池采用甲醇為燃料，在甲醇的氧化過程中會生成多種中間物和副產(chǎn)物，如甲醇脫質(zhì)子形成的各種CO類物種，其很容易被催化劑吸附，且難以脫附，在催化劑表面逐漸積累，占據(jù)催化劑活性位點，降低了催化劑的利用率，甚至使催化劑嚴重中毒引起失效，阻礙了甲醇的進一步吸附和脫質(zhì)子反應(yīng)，切斷了反應(yīng)的連續(xù)性。甲醇氧化所產(chǎn)生的毒性中間體CO會導致直接甲醇燃料電池陽極產(chǎn)生較高的過電位。為了提高催化劑的催化活性和抗CO毒性的能力，現(xiàn)有技術(shù)將催化劑負載于載體上，并對其進行修飾，提高其負載催化劑的能力，使得催化劑的催化活性和抗CO毒化性能均有了較大的提高。如現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種對Pt基催化劑碳載體進行修飾改性的方法，該方法以碳黑粉作為催化劑的載體，首先采用質(zhì)子導電聚合物電解質(zhì)，即全氟磺酸對碳黑粉進行修飾，將得到的載體作為直接甲醇燃料電池的Pt-Ru催化劑。其目的是延長了催化劑金屬粒子和質(zhì)子導電介質(zhì)之間的界面面積，使得到的直接甲醇燃料電池表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，對于催化劑的活性劑抗CO毒化性能均有很大的提高(C. H. Park, M. A. Scibioh, H. -J.Kim, I. -H. Oh, S. -A. Hong, H. Y. Ha. Journal of Power Sources, 2006, 162:1023 1028.)。但是，在對催化劑的修飾的過程中，需要對得到的催化劑載體其進行后處理，即熱處理步驟，操作過程復(fù)雜，不利于大規(guī)模合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，本發(fā)明提供的方法步驟簡單，利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，且本發(fā)明提供的方法得到的催化劑對甲醇具有較高的催化活性，具有較高的抗CO毒性的能力。本發(fā)明提供了一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；
b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。優(yōu)選的，所述碳基材為活性炭，碳納米管和石墨烯中的一種或多種。優(yōu)選的,碳基材與所述高猛酸鉀的質(zhì)量比為80: (O. 5^8)O
優(yōu)選的，所述水為電阻率不小于18. 2ΜΩ · cm的去離子水。優(yōu)選的，所述氧化還原反應(yīng)的時間為ltTlOh。優(yōu)選的，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為貴金屬離子。優(yōu)選的，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為鉬離子、金離子、釕離子或銀離子中的一種或多種。優(yōu)選的，所述碳基催化劑載體與所述活性物質(zhì)前驅(qū)體的質(zhì)量比為I: (TlO)0優(yōu)選的，所述步驟b)具體為bl)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液混合，得到混合溶液；b2)所述步驟bl)得到的混合溶液中加入還原劑，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供了一種直接甲醇燃料電池，包括甲醇陽極、氧陰極、催化劑和質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述催化劑為上述技術(shù)方案所述制備方法得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化齊U。本發(fā)明以碳基材和高錳酸鉀為原料，首先制備碳基催化劑載體，然后將活性物質(zhì)沉積在所述碳基催化劑載體上，即可得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供的方法，在得到碳基催化劑載體后，無需對其進行復(fù)雜的后處理，直接將活性物質(zhì)前驅(qū)體加入的反應(yīng)液中，進行活性物質(zhì)的沉積，得到催化劑；而且在本發(fā)明提供的方法中，碳基材和高錳酸鉀在水相中進行一鍋反應(yīng)，即可得到碳基催化劑載體。本發(fā)明提供的方法簡單，易于操作，利于進行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明提供的制備方法得到催化劑具有較高的甲醇電催化活性和抗CO中毒能力，為直接甲醇燃料電池的性能提高提供了一種簡易綠色的載體制備方法。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法得到的催化劑的電化學活性表面積高達102. 90m2/g，其對CO氧化得到的CO的氧化峰電位負移，即CO在本發(fā)明提供的催化劑上能夠被更容易的氧化掉，從而不會影響催化劑對甲醇氧化的催化；其在催化甲醇的氧化時，甲醇的氧化峰電位負移,氧化峰的電流高達682. 73A/g。


圖I本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XRD曲線；圖2為本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XPS曲線；圖3為實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線；圖4為本發(fā)明實施例I制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線；圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線；圖6為本發(fā)明實施例2得到的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線；圖7為本發(fā)明實施例3得到的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線；圖8為本發(fā)明比較例2得到的催化劑制成的修飾電極在&504溶液中的CO剝離曲線和空白曲線；圖9為本發(fā)明比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明首先以碳基材和高錳酸鉀為原料，將其在水相中進行氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)了對碳基材的修飾，得到碳基材催化劑載體。本發(fā)明優(yōu)選先將碳基材分散于水中，得到碳基材的懸濁液；然后再向所述碳基材的懸濁液中加入高錳酸鉀，進行氧化還原反應(yīng)后得到碳基催化劑載體，具體過程如下本發(fā)明優(yōu)選首先將碳基材分散于水中，得到碳基材的懸濁液。本發(fā)明優(yōu)選在超聲的條件下，將碳基材分散于水中，得到碳基材的懸濁液。本發(fā)明對所述超聲的條件，如溫度、時間等沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的超聲的技術(shù)方案即可，直至將所述碳基材在水中分散均勻。在本發(fā)明中，所述碳基材優(yōu)選為活性炭、碳納米管和石墨烯中的一種或多種，更優(yōu)選為活性炭，本發(fā)明對碳基材的來源沒有特殊的限制，可以采用碳基材的市售商品，也可以為自制碳基材；本發(fā)明對所述自制碳基材的制備方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的碳基材的制備技術(shù)方案即可。所述水優(yōu)選為去離子水，更優(yōu)選為電阻率不小于18. 2ΜΩ - cm的去離子水；所述碳基材與所述水的質(zhì)量比優(yōu)選為80: (150^500),更優(yōu)選為80: (180^300);所述超聲的時間優(yōu)選為ltT5h，更優(yōu)選為I. 5tT3h。得到碳基材的懸濁液后，本發(fā)明向所述碳基材的懸濁液中加入高錳酸鉀，進行氧化還原反應(yīng)后，得到碳基催化劑載體。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下，向所述碳基材的懸濁液中加入高錳酸鉀，本發(fā)明對所述攪拌的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌的技術(shù)方案即可，在本發(fā)明中，所述攪拌可以為人工攪拌，也可以為機械攪拌，所述攪拌優(yōu)選為磁力攪拌；所述高錳酸鉀與上述技術(shù)方案所述的碳基材的質(zhì)量比優(yōu)選為(O. 5^8) :80，更優(yōu)選為(1.2飛.4) :8 ;所述氧化還原反應(yīng)的時間優(yōu)選為I小時 10小時，更優(yōu)選為4小時 8小時。本發(fā)明以碳基材和高錳酸鉀為原料，將其在水相中進行一鍋反應(yīng)，即可得到碳基催化劑載體，本發(fā)明提供的制備方法中對碳基催化劑載體的制備過程簡單，易于操作，利于碳基催化劑載體的大規(guī)模合成。得到碳基催化劑載體后，本發(fā)明將所述碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑，所述催化劑包括碳基催化劑載體和負載于所述載體上的活性物質(zhì)。在此過程中，所述活性物質(zhì)沉積在所述碳基催化劑載體上，實現(xiàn)了對活性物質(zhì)的負載，本發(fā)明對所述沉積的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的活性物質(zhì)在催化劑載體上沉積的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體優(yōu)選為貴金屬離子，更優(yōu)選為鉬離子、金離子、釕離子或銀離子中的一種或多種，更優(yōu)選為鉬離子；所述碳基催化劑載體與所述活性物質(zhì)前驅(qū)體的質(zhì)量比優(yōu)選為I:(廣10)，更優(yōu)選為I:
(31)。在本發(fā)明中，當所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為貴金屬離子時，所述將所述碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑優(yōu)選具體包括以下步驟bl)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液混合，得到混合溶液； b2)所述步驟bl)得到的混合溶液中加入還原劑，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明優(yōu)選先配制活性物質(zhì)前驅(qū)體的溶液，然后將所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液與所碳基催化劑載體混合，得到混合溶液。本發(fā)明對所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液的配制方法沒有特殊的限制，采用領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液配制的技術(shù)方案即可。得到活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液后，本發(fā)明無需對上述技術(shù)方案得到的碳基催化劑載體進行負載的后處理，優(yōu)選直接將所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液加入到上述技術(shù)方案得到的碳基催化劑載體中，得到混合溶液。在本發(fā)明中，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為(l(T30)mg^^/mL,更優(yōu)選為(15 25)11^胃·/!]^。當所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為鉬離子時,所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液優(yōu)選為氯鉬酸溶液；當所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為金離子時，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液優(yōu)選為氯金酸溶液；當所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為銀離子時，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液優(yōu)選為硝酸銀。將所述活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液與所述碳基催化劑載體混合后，本發(fā)明優(yōu)選對其進行攪拌，得到混合溶液，本發(fā)明對所述攪拌的方法沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，可以采用人工攪拌的方式，也可以采用機械攪拌的方式，所述攪拌的時間優(yōu)選為I小時 10小時，更優(yōu)選為3小時飛小時。得到混合溶液后，本發(fā)明向所述混合溶液中加入還原劑，反應(yīng)后形成的活性物質(zhì)單質(zhì)沉積在所述碳基催化劑載體上，得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下向所述混合溶液中逐滴加入還原劑，所述還原劑優(yōu)選為NaBH4，更優(yōu)選為NaBH4溶液，所述NaBH4溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為O. lmg/mL^5mg/mL,更優(yōu)選為lmg/mL 3mg/mL。本發(fā)明優(yōu)選在攪拌的條件下進行所述反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，所述混合溶液中的活性物質(zhì)前驅(qū)體被還原劑還原，得到活性物質(zhì)單質(zhì)，從而使得所述活性物質(zhì)沉積在所述碳基催化劑載體上，得到催化劑。所述催化劑包括碳基催化劑載體和負載于所述載體上的活性物質(zhì)。所述還原劑與活性物質(zhì)的質(zhì)量比優(yōu)選為2: (11)，更優(yōu)選為2: (3飛)；所述反應(yīng)的時間優(yōu)選為4h 15h,更優(yōu)選為6h 10h。反應(yīng)完成后，本發(fā)明優(yōu)選將得到的反應(yīng)液進行抽濾和洗滌，本發(fā)明對所述抽濾和洗滌的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的抽濾和洗滌的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述洗滌優(yōu)選為用去離子水洗滌，所述去離子水優(yōu)選為電阻率不小于18. 2ΜΩ * cm的去離子水，直至濾液中無Cl_存在；然后將得到的固體優(yōu)選在60°C 80°C下進行真空干燥，更優(yōu)選為65°C 75°C，得到用于甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明對檢測濾液中Cl—的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的檢測Cl—的方法即可。在本發(fā)明中，可以向所述濾液中加入硝酸銀溶液，如果無沉淀出現(xiàn)，則說明濾液中無Cl—，此時洗滌完成。本發(fā)明將得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑研磨后進行X-射線衍射測試，掃描角度為10°、0°，掃描速率為5° /min，得到載體復(fù)合催化劑的XRD圖譜，實驗結(jié)果表明，摻雜了 Mn的碳基催化劑載體對于負載在載體表面的鉬中鉬原子的堆積方式?jīng)]有影響；本發(fā)明將得到的載體復(fù)合催化劑研磨后進行X-射線電子能譜分析，得到其XPS圖譜，實驗結(jié)果表明，Mn元素的引入沒有引起明顯的電子效應(yīng)。
本發(fā)明將得到的用于直接甲醇燃料電池催化劑用于甲醇的催化，測試了其電化學性能，具體過程如下本發(fā)明將得到的載體復(fù)合催化劑作為電極的修飾材料，得到修飾電極，將修飾電極作為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極、Pt片作為對電極，將得到的三電極系統(tǒng)置于氮氣除氧的H2SO4溶液中，進行循環(huán)伏安掃描分析，得到修飾電極在H2SO4溶液中的循環(huán)伏安曲線，根據(jù)得到的循環(huán)伏安曲線通過積分計算獲得本發(fā)明提供的載體復(fù)合催化劑的電化學活性面積。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的載體復(fù)合催化劑的電化學活性面積高達102. 90m2/g°在本發(fā)明所述修飾電極的制備優(yōu)選按照以下方法進行將本發(fā)明提供的用于直接甲醇燃料電池的催化劑分散于Nafion溶液中，得到催化劑的分散液；將所述分散液滴涂于玻碳電極上，晾干后得到修飾電極。本發(fā)明優(yōu)選在超聲的條件下，將所述用于直接甲醇燃料電池的催化劑分散于Naf ion溶液中，得到催化劑的分散液。在本發(fā)明中，得到的催化劑分散液中催化劑的質(zhì)量濃度優(yōu)選為Img/ μ L^8mg/ μ L,所述超聲的時間優(yōu)選為20min 50min ；得到分散液后，本發(fā)明將所述分散液滴涂于玻碳電極上，晾干后得到修飾電極。在本發(fā)明中所述滴涂于玻碳電極上分散液的體積優(yōu)選為3 μ Π5 μ L，更優(yōu)選為5 μ Πθ μ L ；本發(fā)明對所述玻碳電極的參數(shù)如直徑等沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的玻碳電極即可；滴涂完成后，本發(fā)明將滴有分散液的玻碳電極優(yōu)選在室溫下晾干，得到修飾電極，本發(fā)明對所述晾干的方法沒有特殊的限制，可以在自然條件下晾干，也可以在紅外燈下晾干。得到修飾電極后，本發(fā)明以所述修飾電極為工作電極，以Ag/AgCl電極作為參比電極、Pt片作為對電極，得到三電極系統(tǒng)。本發(fā)明優(yōu)選將所述三電極系統(tǒng)置于氮氣除氧的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4溶液中，進行循環(huán)伏安掃描測試，本發(fā)明對所述循環(huán)伏安掃描的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的循環(huán)伏安掃描的技術(shù)方案即可，在本發(fā)明中，所述循環(huán)伏安掃描的掃速優(yōu)選為10mV/s 100mV/s，更優(yōu)選為20mV/s 80mV/s。本發(fā)明檢測了得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑對氧化中間產(chǎn)物CO的抗毒化能力，本發(fā)明以上述技術(shù)方案所述的H2SO4溶液為測試底液，在所述H2SO4溶液中進行CO吸脫附實驗，本發(fā)明對所述CO吸脫附的方法沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的CO吸脫附的技術(shù)方案即可。本發(fā)明選取雙層區(qū)電位向所述H2SO4溶液中通CO氣體15min后，用高純N2除去溶液中的CO，然后在除去CO后的溶液中進行循環(huán)伏安掃描，得到CO吸脫附后的H2SO4溶液在修飾電極上的循環(huán)伏安圖，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的催化劑對CO的吸附有明顯的抑制作用，而且CO的氧化峰電位負移，更有利于CO的氧化，這說明，本發(fā)明提供的催化劑具有較高的抗CO毒性的能力。本發(fā)明將得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑用于對甲醇的催化，具體過程如下將上述技術(shù)方案得到的三電極系統(tǒng)置于含有甲醇的H2SO4溶液中，進行循環(huán)伏安掃描，得到甲醇在催化劑制成的修飾電極上的循環(huán)伏安曲線。本發(fā)明為了測試所述催化劑對甲醇的催化性能，將上述技術(shù)方案得到的三電極系統(tǒng)置于含有甲醇的H2SO4溶液中，進行循環(huán)伏安掃描，得到甲醇在催化劑制成的修飾電極上 的循環(huán)伏安曲線，根據(jù)得到的循環(huán)伏安曲線可以得出所述催化劑對甲醇的催化性能。在本發(fā)明中，所述含有甲醇的H2SO4溶液中甲醇的摩爾濃度優(yōu)選為O. lmol/fl.Omol/L，更優(yōu)選為O. 5mol/L, H2SO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為O. 5mol/L ;本發(fā)明對所述循環(huán)伏安掃描的參數(shù)，如掃描速率等沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的循環(huán)伏安掃描的技術(shù)方案即可。實驗結(jié)果表明，在本發(fā)明提供的催化劑制成的修飾電極上，甲醇的氧化峰電位負移，這說明對甲醇的氧化更容易；甲醇的氧化峰電流增大，這說明，本發(fā)明提供的用于直接甲醇燃料電池的催化劑對甲醇的氧化具有良好的催化性能。本發(fā)明提供了一種直接甲醇燃料電池，包括甲醇陽極、氧陰極、催化劑和質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述催化劑為上述技術(shù)方案所述制備方法得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明對所述直接甲醇燃料電池除催化劑外的其他組成部分及其連接關(guān)系沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)即可，只要其中所用的催化劑采用本發(fā)明提供的制備方法得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑即可。本發(fā)明提供一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化齊U。本發(fā)明提供的制備方法以碳基材和高錳酸鉀為原料，將其在水相中進行一鍋反應(yīng)即可得到碳基催化劑載體。然后無需對所述碳基催化劑載體進行復(fù)雜的后處理，直接在得到的碳基催化劑載體上沉積所述活性物質(zhì)，反應(yīng)后即可得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑；而且，在本發(fā)明提供的方法中，所述碳基材與所述高錳酸鉀在水相中進行一鍋反應(yīng)，即可得到碳基催化劑載體。本發(fā)明提供的方法無需對得到的碳基催化劑載體進行負載的后處理，方法簡單，易于操作，利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明提供的制備方法得到催化劑具有較高的甲醇電催化活性和抗CO中毒能力，為直接甲醇燃料電池的性能提高提供了一種簡易綠色的載體制備方法。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法得到的催化劑的電化學活性表面積高達102. 90m2/g，其對CO氧化得到的CO的氧化峰電位負移，即CO在本發(fā)明提供的催化劑上能夠被更容易的氧化掉，從而不會影響催化劑對甲醇氧化的催化；其在催化甲醇的氧化時，甲醇的氧化峰電位負移,氧化峰的電流高達682. 73A/g。為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種碳基催化劑載體的制備方法和載體復(fù)合催化劑的制備方法進行詳細說明，但不能將它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。實施例I將型號為Vulcan XC-72R的導電炭黑80mg通過超聲分散于200mL去離子水中，得到導電炭黑的分散液，所述去離子水的電阻率為18.2ΜΩ · cm，在磁力攪拌下向所述導電炭黑中加入I. 4mg KMnO4,攪拌下反應(yīng)6h,得到碳基催化劑載體。上述的反應(yīng)完成后，向得到的反應(yīng)液中加入I. 10 5mL質(zhì)量濃度為18. 105mgPt/mL氯鉬酸水溶液，在室溫下攪拌4小時后，逐滴向其中滴加質(zhì)量濃度為lmg/mL的NaBH4溶液，繼續(xù)攪拌5h后將得到的反應(yīng)液進行抽濾，并用去離子水洗滌，所述去離子水的電阻率為18. 2ΜΩ 抽濾至無Cl—存在，最后將的固體在80°C下真空干燥，得到負載鉬的碳基催化劑載體，即用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明將得到的催化劑研磨后進行X-射線衍射掃描分析，掃描角度為10°、0°，掃速為5° /min，結(jié)果如圖I所示，圖I為本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XRD曲線，其中，其中曲線I為本發(fā)明實施例I得到的催化劑的XRD曲線，曲線2為比較例I得到的催化劑的XRD曲線，通過比較圖2中的曲線I和曲線2可以看出，本發(fā)明提供的催化劑載體中，Mn的摻雜對于負載在載體表面的Pt納米粒子中Pt原子的堆積方式?jīng)]有影響，也就是說，本發(fā)明得到的碳基催化劑載體在負載活性物質(zhì)時，Mn的摻雜不會對催化劑的性能造成影響。本發(fā)明將得到的催化劑研磨后進行X射線光電子能譜測試，結(jié)果如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XPS曲線，其中曲線I為實施例I得到的催化劑的XPS曲線，曲線2為比較例I得到的催化劑的XPS曲線，通過比較圖2中的曲線I和曲線2可以看出，本發(fā)明提供的碳基催化劑載體中的Mn元素的引入沒有引起明顯的電子效應(yīng)，也就是說，本發(fā)明提供的碳基催化劑載體在負載活性物質(zhì)中，Mn元素的引入不會對催化劑的電子效應(yīng)造成的影響，從而也就不會對其催化性能造成影響。將5mg本實施例得到的催化劑加入到50 μ L Nafion溶液中超聲分散30min，得到催化劑的分散溶液；將IOyL所述催化劑的分散溶液滴涂于玻碳電極上，在室溫下晾干，得到修飾電極。以所述修飾電極為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，以Pt片作為對電極，利用三電極體系，在氮氣除氧的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4中進行循環(huán)伏安掃描，掃速為20mV/s，結(jié)果如圖3所示，圖3為實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線I為實施例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，由圖3中的曲線I通過計算獲得本實施例制備的催化劑的電化學活性面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑的性能測試結(jié)果。本發(fā)明通過CO吸脫附實驗，考察本發(fā)明提供的催化劑的電化學活性面積和其抗CO毒性的能力。本發(fā)明在上述H2SO4溶液中，進行CO吸脫附實驗，選取雙層區(qū)電位通CO氣體15min后用高純隊除去溶液中的CO,然后再進行循環(huán)伏安掃描,掃描圈數(shù)為2圈，結(jié)果如圖4所示，圖4為本發(fā)明實施例I制備催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線，由圖4可以得出催化劑的CO吸脫附活性表面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑性能的表征結(jié)果。而且通過對比圖9可以看出，在本實施例制備的催化劑制成的修飾電極上，CO的氧化峰電位負移，這說明CO在本發(fā)明提供的催化劑修飾的電極上更容易被氧化，從而降低了其毒化作用。本發(fā)明考察了催化劑對甲醇的催化能力，采用上述三電極體系，在氮氣除氧后的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4和摩爾濃度為O. 5mol/L的CH3OH的混合溶液中進行循環(huán)伏安掃描，結(jié)果如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線I為實施例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，曲線4為本發(fā)明比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，通過對比圖5中的曲線I和曲線4可以看出，本發(fā)明提供的催化劑得到的修飾電極在催化甲醇時，甲醇的氧化電位降低，氧化電流得到提高，這說明，本發(fā)明提供的催化劑具有較高的催化甲醇的性能。實施例2
以80mg型號為Vulcan XC-72R的導電炭黑和2. 7mg KMnO4為原料，按照實施例I所述的方法得到碳基催化劑載體，按照實施例I所述的方法在所述碳基催化劑載體上沉積催化劑鉬，得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。將得到的5mg催化劑加入到50 μ L Nafion溶液、ImL乙醇中超聲分散30min，得到催化劑的分散溶液；將10 μ L所述催化劑的分散溶液滴涂于玻碳電極上，在室溫下晾干，得到修飾電極。以所述修飾電極為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，以Pt片作為對電極，利用三電極體系，在氮氣除氧的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4中進行循環(huán)伏安掃描，掃速為20mV/s，結(jié)果如圖3所示，圖3為實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線。其中曲線2為實施例2得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，由圖3中的曲線2通過計算獲得本實施例制備的催化劑的電化學活性面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑的性能測試結(jié)果。本發(fā)明按照實施例I中所述的CO脫吸附過程，考察了本實施例制備的催化劑的電活性面積和其抗CO毒性的能力，結(jié)果如圖6所示，圖6為本發(fā)明實施例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和曲線，其中曲線I為本發(fā)明實施例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線，曲線2為本發(fā)明實施例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO空白曲線，由圖4可以得出CO吸脫附活性表面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑性能的表征結(jié)果。而且通過對比圖9可以看出，在本實施例制備的催化劑制成的修飾電極上，CO的氧化峰電位負移，這說明CO在本發(fā)明提供的催化劑修飾的電極上更容易被氧化，從而降低了其毒化作用。本發(fā)明按照實施例I所述的過程，考察了本實施例制備的催化劑對甲醇的催化能力，結(jié)果如5所示，圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線2為實施例2得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，曲線4為本發(fā)明比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，通過對比圖5中的曲線2和曲線4可以看出，，本發(fā)明提供的催化劑得到的修飾電極在催化甲醇時，甲醇的氧化電位降低，氧化電流得到提高，這說明，本發(fā)明提供的催化劑具有較高的催化甲醇的性能。
實施例3以80mg型號為Vulcan XC-72R的導電炭黑和5. 4mg KMnO4為原料，按照實施例I所述的方法得到碳基催化劑載體，按照實施例I所述的方法在所述碳基催化劑載體上沉積催化劑鉬，得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。將得到的5mg催化劑加入到50 μ L Nafion溶液、ImL乙醇中超聲分散30min，得到催化劑的分散溶液；將10 μ L所述催化劑的分散溶液滴涂于玻碳電極上，在室溫下晾干，得到修飾電極。以所述修飾電極為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，以Pt片作為對電極，利用三電極體系，在氮氣除氧的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4中進行循環(huán)伏安掃描，掃速為20mV/s，結(jié)果如圖3所示，圖3為實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線。其中曲線2為實施例2得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，由圖3中的曲線2通過計算獲得本實施例制備的催化劑的電化學活性面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑的性能測試結(jié)果。
本發(fā)明按照實施例I所述的CO吸脫附過程，考察了本實施例制備的催化劑的電活性面積和其抗CO毒性的能力，結(jié)果如圖7所示，圖7為本發(fā)明實施例3制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線，其中曲線I為本發(fā)明實施例3制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線，曲線2為本發(fā)明實施例3制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO空白曲線，由圖7可以得出CO吸脫附活性表面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑性能的表征結(jié)果。而且通過對比圖9可以看出，在本實施例制備的催化劑制成的修飾電極上，CO的氧化峰電位負移，這說明CO在本發(fā)明提供的催化劑修飾的電極上更容易被氧化，從而降低了其毒化作用。本發(fā)明按照實施例I所述的過程，考察了本實施例制備的催化劑對甲醇的催化能力，結(jié)果如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線3為實施例3得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，曲線4為本發(fā)明比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，通過對比圖5中的曲線3和曲線4可以看出，本發(fā)明提供的催化劑得到的修飾電極在催化甲醇時，甲醇的氧化電位降低，氧化電流得到提高，這說明，本發(fā)明提供的催化劑具有較高的催化甲醇的性能。實施例4以實施例I得到的載體復(fù)合催化劑作為直接甲醇燃料電池中的催化劑，將其與甲醇、氧和質(zhì)子交換膜復(fù)合，按照現(xiàn)有技術(shù)制備直接甲醇燃料電池的方法，制備得到直接甲醇燃料電池。本發(fā)明考察了得到的直接甲醇燃料電池的性能，結(jié)果表明，采用本發(fā)明制備方法得到的催化劑，其對甲醇具有較好的催化性能，且具有較高的抗CO毒化的能力。比較例I以型號為Vulcan XC-72R的導電炭黑80mg作為催化劑載體，采用實施例I的方法，制備得到催化劑。本發(fā)明將得到的催化劑研磨后進行X-射線衍射掃描分析，掃描角度為10°、0°，掃速為5° /min，結(jié)果如圖I所示，圖I為本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XRD曲線，其中，曲線2為比較例I得到的催化劑的XRD曲線，通過對比圖2中的曲線I和曲線2可以看出，本發(fā)明提供的催化劑載體中的Mn對于負載在載體表面的Pt納米粒子中的Pt原子的堆積方式?jīng)]有影響，也就是說，本發(fā)明提供的碳基催化劑載體在負載活性物質(zhì)時，Mn的摻雜不會對催化劑的性能造成影響。本發(fā)明將得到的催化劑研磨后進行X射線光電子能譜測試，結(jié)果如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例I和比較例I得到的催化劑的XPS曲線，其中曲線2為比較例I得到的催化劑的XPS曲線，通過對比圖2中的曲線I和曲線2可以看出，本發(fā)明提供的碳基催化劑載體中的Mn元素的引入沒有引起明顯的電子效應(yīng)，也就是說，本發(fā)明提供的碳基催化劑載體在負載活性物質(zhì)中，Mn元素的引入不會對催化劑的電子效應(yīng)造成影響，從而也就不會對其催化性能造成影響。將得到的5mg催化劑加入到50 μ L Nafion溶液、ImL乙醇中超聲分散30min,得到催化劑的分散溶液；將IOyL所述催化劑的分散溶液滴涂于玻碳電極上，在室溫下晾干，得到修飾電極。 以所述修飾電極為工作電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，以Pt片作為對電極，利用三電極體系，在氮氣除氧的摩爾濃度為O. 5mol/L的H2SO4中進行循環(huán)伏安掃描，掃速為20mV/s，結(jié)果如圖3所示，圖3為實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線5為比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧的H2SO4中的循環(huán)伏安曲線，由圖3中的曲線5通過計算獲得本比較例制備的催化劑的電化學活性面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑的性能測試結(jié)果。本發(fā)明按照實施例I中所述的CO脫吸附過程，考察了本發(fā)明比較例提供的催化劑的電化學活性面積和其抗CO毒性的能力，結(jié)果如圖9所示，圖9為本發(fā)明比較例I制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線，其中曲線I為本發(fā)明比較例I制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線，曲線2為本發(fā)明比較例制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO空白曲線，由圖9可以獲得CO吸脫附活性表面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑性能的表征結(jié)果。而且通過與圖4、圖6、圖7中的曲線對比，在本發(fā)明實施例制備的催化劑制成的修飾電極上，CO的氧化峰電位負移，這說明CO在本發(fā)明提供的催化劑修飾的電極上更容易被氧化，從而降低了其毒化作用。本發(fā)明按照實施例I所述的過程，考察了本比較例制備的催化劑對甲醇的催化能力，結(jié)果如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線5為比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，通過將圖5中的曲線5與曲線I、曲線2和曲線3相比可以看出，本發(fā)明提供的催化劑得到的修飾電極在催化甲醇時，甲醇的氧化電位降低，氧化電流得到提高，這說明，本發(fā)明提供的催化劑具有較高的催化甲醇的性能。比較例2以80mg型號為Vulcan XC-72R的導電炭黑和8. Img KMnO4為原料，按照實施例I所述的方法得到碳基催化劑載體，按照實施例I所述的方法在所述碳基催化劑載體上沉積催化劑鉬，得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。將得到的5mg催化劑加入到50 μ L Nafion溶液中超聲分散30min，得到催化劑的分散溶液；將10 μ L所述催化劑的分散溶液滴涂于玻碳電極上，在室溫下晾干，得到修飾電極。本發(fā)明按照實施例I中所述的CO脫吸附過程，考察了本比較例制備的催化劑的電活性面積和其抗CO毒性的能力，結(jié)果如圖8所示，圖8為本發(fā)明比較例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線和空白曲線，其中曲線I為本發(fā)明比較例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO剝離曲線，曲線2為本發(fā)明比較例2制備的催化劑制成的修飾電極在H2SO4溶液中的CO空白曲線，由圖8可以獲得CO吸脫附活性表面積，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實施例與比較例得到的催化劑性能的表征結(jié)果。而且通過對比圖9中的曲線，在本發(fā)明比較例制備催化劑制成的修飾電極上，CO的氧化峰電位負移，這說明CO在本發(fā)明提供的催化劑修飾的電極上更容易被氧化，從而降低了其毒化作用。本發(fā)明按照實施例I所述的過程，考察了本實施例制備的催化劑對甲醇的催化能力，結(jié)果如5所示，圖5為本發(fā)明實施例和比較例得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，其中曲線5為比較例2得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，曲線4為本發(fā)明比較例I得到的催化劑制成的修飾電極在除氧后的H2SO4和CH3OH的混合溶液中的循環(huán)伏安曲線，通過對比圖5中的曲線4和曲線5可以看出，本發(fā)明比較例2提供的催化劑得到的修飾電極在催化甲醇時，甲醇的氧化電流得到降低，這說明，在本發(fā)明提供的催化劑載體中，過高的Mn的摻雜量會導致得到的催化劑催化甲醇氧化的能力降低。表I本發(fā)明實施例和比較例得到的實驗結(jié)果
電化學活性表面積(m2/g ) CO氧化峰電位甲醇氧化峰
實施例---
_H吸脫附 CO吸脫附_(mV)電流(Α/g) 電位(mV)
實施例 I 5 i .Oi_58.45_632_302.86_608
實施例 2 41.05_49.37_456_640.21_600
實施例 3 102.90_89.81_572_682.73_600
比較例 I 74.16_243.67_636_244.98_684
比較例 2 18.00_24.84_614_94.50_524由表I可以看出，氫吸脫附活性表面積、CO吸脫附活性表面積隨Mn摻雜量的提高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，但是摻雜Mn的樣品相對于對比較例I中對于CO的吸附有很大程度的抑制作用。而對比CO的氧化峰電位，實施例和比較例2得到的樣品均較對比較例I有不同程度負移，證明Mn摻雜有利于毒化中間物種的氧化。而且Mn的摻入使甲醇的氧化峰電位負移，也就是能夠使甲醇氧化更加容易，而隨著摻雜量的增加，峰電流值亦呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，即在摻雜量上存在一個最優(yōu)值，即實施例3中的5. 4mgKMn02/80mgVulcan72R。由以上實施例可知，本發(fā)明提供一種用于直接甲醇燃料電池的載體復(fù)合催化劑的制備方法，將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；然后在得到的碳基催化劑載體上沉積活性物質(zhì)，反應(yīng)后得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明通過一鍋反應(yīng)制得了碳基催化劑載體，而且對得到的碳基催化劑載體無需進行復(fù)雜的后處理，得到的碳基催化劑載體后，直接在其上進行活性物質(zhì)的沉積，反應(yīng)后即可得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供的方法簡單，易于操作，而且得到的催化劑載體具有良好的性能。在本發(fā)明提供的制備方法中，通過氧化還原反應(yīng)，在得到的碳基催化劑載體中有Mn的摻入，在碳基材與所述高錳酸鉀的質(zhì)量比為80: (O. 5^8)之間，隨著高錳酸鉀的質(zhì)量升高，摻入的Mn的含量也就增加，使得其負載催化劑后對CO的抗毒性能力和對甲醇氧化的催化能力都得到了較大的提高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟 a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體； b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述碳基材為活性炭、碳納米管和石墨烯中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，碳基材與所述高錳酸鉀的質(zhì)量比為80: (0.5 8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述水為電阻率不小于18.2MQ -cm的去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述氧化還原反應(yīng)的時間為ltTlOh。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為貴金屬離子。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述活性物質(zhì)前驅(qū)體為鉬離子、金離子、釕離子或銀離子中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述碳基催化劑載體與所述活性物質(zhì)前驅(qū)體的質(zhì)量比為I: (I^lO)0
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)具體為 bl)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液混合，得到混合溶液； b2)所述步驟bl)得到的混合溶液中加入還原劑，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。
10.一種直接甲醇燃料電池，包括甲醇陽極、氧陰極、催化劑和質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述催化劑為權(quán)利要求I、所述制備方法得到的用于直接甲醇燃料電池的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于直接甲醇燃料電池的催化劑的制備方法，包括以下步驟a)將碳基材與高錳酸鉀在水中進行氧化還原反應(yīng)，得到碳基催化劑載體；b)將所述步驟a)得到的碳基催化劑載體和活性物質(zhì)前驅(qū)體混合，反應(yīng)后得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供的方法以碳基材和高錳酸鉀為原料，將其在水中進行一鍋反應(yīng)即可得到碳基催化劑載體；而且得到碳基催化劑載體后，本發(fā)明無需對其進行復(fù)雜的后處理，直接在其上沉積活性物質(zhì)后即可得到用于直接甲醇燃料電池的催化劑。本發(fā)明提供的方法簡單，易于操作，利于進行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；而且得到的催化劑具有較高的抗CO毒性和能力，對甲醇具有較好的催化活性。
文檔編號H01M4/88GK102814177SQ20121029253
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者邢巍, 司鳳占, 劉長鵬, 廖建輝, 梁亮, 李晨陽, 張玉微 申請人:中國科學院長春應(yīng)用化學研究所