一种Pt-AuPt核壳结构燃料电池阴极催化剂
贵金属Pt在自然界中储量非常有限，大量使用贵金属Pt使得燃料电池的商业化应用因催化剂资源问题受到限制。另外，采用纯Pt作为燃料电池阴极催化剂存在燃料电池阴极性能低和稳定性较差的问题。虽然目前Pt与3^51渡金属Fe、Co、N1、Cu等形成的合金可以在一定程度上提高燃料电池阴极性能，但是这些Pt-3&金中Pt原子分数必须大于50%，才能形成表面富Pt结构，从而保护在酸性环境中容易溶解的3益属，避免因3洽属溶解导致的催化剂稳定性变差。由于Au具有很高的电化学稳定性，且资源相对Pt丰富的多。早期报道在Au表面沉积的Pt单层作为燃料电池阴极催化剂时其性能比纯Pt还差。最近有报道声称Pt-Au合金纳米催化剂的活性比纯Pt强。然而，目前报道的Pt-Au合金纳米催化剂的各种制备方法均有缺陷，限制了其在燃料电池中的实际应用。比如，单一的化学共还原或分步还原法要么使大量的Pt位于催化剂体相，要么使表面Pt团聚严重，以至于只有在催化剂中Pt含量超过50%时才具有较优秀的氧还原催化活性，Pt的含量降低不明显。另夕卜，虽然通过在Au纳米颗粒表面通过欠电势沉积Cu单层再进行Pt置换的方法能使Pt在Au表面均匀分散，但研究表明Cu在Au表面欠电势沉积的覆盖度相当低(小于0.5)，最终得到的催化剂表面Pt的覆盖度低，大量Au裸露，总体催化活性低。
针对现有技术存在的问题，本文以提高燃料电池阴极性能、增加催化剂稳定性、降低Pt用量为目的，提供了一种Pt-AuOPt核壳结构燃料电池阴极催化剂及其制备方法。具体技术方案如下：
I)将硼氢化钠加入到金化合物与柠檬酸钠的混合溶液中，搅拌均匀，待溶液变为紫红色后加入导电载体，室温浸溃36-48小时后，离心、真空干燥后得到碳载Au，即Au/C ；
2)将上步制得的Au/C超声分散在温度为20~80°C钼化合物水溶液中，搅拌3_24小时，离心、干燥后得到担载型Pt-Au合金纳米颗粒；其中钼化合物水溶液浓度为10_5 mol/L ~1(T2 mol/L ;通过欠电势沉积的方法在上步所得的Pt-Au合金纳米颗粒表面沉积Cu原子单层，接着将沉积了 Cu原子单层的Pt-Au合金在钼化合物置换液中浸泡15-30min，得到Pt-AuiPt核壳结构纳米催化剂。
与现有技术相比，本方案具有以下的优点和有益效果: I) Pt-AuOPt核壳结构燃料电池阴极催化剂的活性成分中Pt的摩尔百分比可低至25% (在总金属载量为20 wt%时，Pt含量仅为5 wt%)，明显降低了催化剂中钼的含量，而金的资源相对比较丰富，从而可解决目前燃料电池所面临的催化剂资源问题；2)对阴极氧还原反应具有非常优秀的催化活性，与市售的20wt.% Pt/C催化剂相比，本发明催化剂Pt的面积活性提高了 4~5倍，Pt的质量活性提高了 6~7倍，使得燃料电池阴极性能得到大幅度提高。