碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂及其制备方法
本发明涉及一种可用于甲酸、甲醇、乙醇等液体燃料电催化氧化反应的碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂及其制备方法。一种碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂，该催化剂以碳纳米颗粒为载体，以钠米颗粒铂、金、铜为负载金属，其中，铂与金的原子比为1:1，铜原子与铂原子的原子比为0.5:1—8:1，铂、金、铜纳米颗粒质量之和占总催化剂质量的10%—60%。本发明还涉及该催化剂的具体制备方法。本发明工艺简单，操作简便，适合大规模制备碳负载型燃料电池用催化剂材料。
燃料电池是一种不经过燃烧直接把化学能转变为电能的装置，因此能量转换效率高，而且没有污染和噪音，一般称之为清洁能源，可用于可移动电源及小型化电源，具有广阔的应用前景。目前用于直接甲酸燃料电池的PtAu/C催化剂，当Pt、Au原子比为1:1时，其催化性能最好。但由于铂和金的价格昂贵，储量有限，采掘冶炼较为困难，催化剂成本的居高不下是造成燃料电池价格昂贵的根本原因。所以降低燃料电池阳极催化剂的贵金属用量和制造成本，同时还要保持其较高的催化活性，成为目前急需解决的问题。
一种制备碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂的方法，按照如下步骤进行:
步骤一、将铂化合物、金化合物、铜化合物溶解于乙二醇中(乙二醇的量以能够满足铂化合物、金化合物、铜化合物全部溶解即可，多点少点没特别影响)，其中，铂与金的原子比为1:1，铜原子与铂原子的原子比为0.5:1—8:1，超声搅拌1min — 3h ；
步骤二、称取碳纳米颗粒放入质量百分比为20%— 70%的硝酸溶液中，碳纳米颗粒质量与步骤一中铂、金、铜原子总质量比为9:1一4:6，在60—80°C下搅拌I一2h，过滤出碳纳米颗粒，用超纯水反复清洗碳纳米颗粒直到pH=7为止，然后加入到步骤一乙二醇溶液中，均匀搅拌并在恒温40— 60°C下超声分散I一 1h ;
步骤三、将硼氢化钠溶解于PH值在12 —13之间的氢氧化钠水溶液中，硼原子为步骤一中铂、金、铜总原子的6—10倍，再加入乙醇(为了提高还原剂的还原能力，加入少量的乙醇，乙醇量没特别要求)，并搅拌均匀，制成还原剂溶液；
步骤四、在恒温40— 70°C下，将步骤三中得到的还原剂溶液缓慢滴加到步骤二所得到的乙二醇溶液中，直至滴加完全，得到的悬浮液静置1-2天，倒掉上层液体后将沉淀物用超纯水反复清洗3— 10次，然后于50— 80°C下蒸干，研磨后获得碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂。