分次还原沉积高分散性铂催化剂颗粒的方法
一种分次还原沉积高分散性铂催化剂颗粒的方法，属于催化剂技术领域。步骤为：第一步，称取纳米碳管或纳米碳笼载体，溶于乙二醇溶液中，在超声条件下进行物理混合；第二步，按Pt在混合溶液中浓度达到3mmol/l调节乙二醇含量，之后将含有纳米碳管或纳米碳笼载体的乙二醇溶液置于带有磁力搅拌的回流装置中，同时加热；第三步，按Pt在混合溶液中浓度为3mmol/l配制氯铂酸乙二醇溶液，将含氯铂酸的乙二醇溶液送入回流瓶中进行还原反应，反应完后将反应产物取出，用去离子水洗净并过滤烘干，得到沉积Pt的碳载催化剂样品。本发明工艺简单易行，原料简单易得，成本低廉，对环境无污染；所得到的Pt颗粒在3-4nm之间，分散性高，Pt(111)优势晶面明显。
质子交换膜燃料电池（PEMFC)具有高功率密度、高转化效率、启动温度低、 启动时间短、可靠性高、对环境无污染等众多优点，是替代常规燃料的理想新 型能源，目前已经被人们广泛研究。对于质子交换膜燃料电池而言，由于氧化 还原反应具有比较大的电化学极化，电池的电压效率以及电池输出效率损失较 大。选用合适的电催化剂，可以降低极化反应活化能，提高反应速度，提高PEMFC 能量转换效率。在影响质子交换膜燃料电池性能的众多因素中，催化剂沉积贵 金属Pt的工艺无疑是非常重要的一个因素。目前国内外对于质子交换膜燃料电池以及碳载电催化剂的研究中，沉积效果 并不是十分理想，Pt颗粒尺寸较大并且聚集现象明显，并且催化优势晶面Pt(111)不够明显，这些都制约了电催化剂的活化效果。上世纪90年代纳米碳管 的发现，使得纳米碳材料成为研究热点，包括纳米碳管在内的纳米碳材料目前正 在被各国科学家广泛研究。纳米碳材料以其独特的电子结构、吸附等性质，使得 其在催化剂载体等方面得以广泛应用。对于电催化剂而言，目前广为采用的催化 材料为Pt/C催化剂（其中C是碳材料载体)。将Pt分散在碳载体上不仅增加了 Pt的分散度，使制备纳米Pt晶粒成为可能，而且可以降低Pt载量。经对现有技术的文献检索发现，Lordi等在《Cheraical Materials》（《化 学材料》）2001年第13期第733-737页上发表的"Method of supporting platinum on single—wall carbon nanotubes for a selective hydrogermtion catalyst"(一种作为选择性加氢催化剂的单壁碳纳米管沉积工艺），该文中提出一种利用 三歩还原法沉积Pt的方法，其不足在于：合成工艺复杂。和庆钢等在《电化学》2004年第10期第51-58页上发表的"碳纳米管负载铂催化剂的制备、结构及电 化学加氢特性"，该文中利用浸渍法沉积Pt颗粒，其不足在于：沉积颗粒较大， 分散不够均匀，合成工艺复杂。在当前人们对于纳米碳载电催化剂的研究中，大 部分沉积方法工艺繁琐，歩骤复杂，并且在对如何提高催化剂在纳米碳载体上的 分散性、减小颗粒度、以及提高优势晶面等方面还要不断改进，因此，需要找 到一种制备简单、稳定、性能优良、成本低廉的沉积Pt工艺。