碳载铂合金催化剂

　　　　　　　　　　　　　　碳载铂合金催化剂

　　碳载铂是一种公知的用于气体扩散电极和催化剂涂覆膜结构中的催化剂，例如应用于燃料电池、电解和传感器。在某些情况下，需要将铂与其他过渡金属形成合金以用于不同的目的；铂与其他贵金属如钌形成合金的情形，例如在用于一氧化碳耐受的阳极催化剂和用于直接甲醇燃料电池（或者其他直接氧化燃料电池）的气体扩散阳极领域是公知的。 碳载钼与非贵金属的过渡金属形成的合金用于燃料电池领域，尤其是用于气体扩散阴极也是已知的。铂与镍、铬或者钴形成的合金通常显示出优异的氧还原活性。这些合金可更适用于直接氧化燃料电池阴极，这是因为除了它们较高的活性外，它们也不容易被醇燃料毒化， 醇燃料可部分地扩散穿过用作隔板的半透膜，其通常将电池的阴极隔室污染得很严重。

例如，在授予Johnson Matthey PLC的US 5，068，161中公开了该类型的碳载铂合金，其描述了在碳酸氢盐和碳载体存在的条件下，通过煮沸氯铂酸和金属盐制备二元和三元钼合金，所述合金例如含有镍、铬、钴或者锰。通过首先向溶液中加入甲醛，然后在氮气中 930°C下进行热处理，铂和相应副金属的混合氧化物于是在碳载体上沉淀，并且随后进行还原。因此可以假定，钼和副金属通过两个步骤还原：Pt的还原很可能是在水相中完成，而其他氧化物例如氧化镍或者氧化铬会在随后温度大概在900°C以上的热处理中转变成金属。

XRD扫描的证据表明偏析（segregation)到了很高的程度，形成了单个元素和受限合金相的大域，这就说明了为什么合金度这样低。除了丧失本属于铂催化剂特有的理想电化学特征外，这种结构均勻性的缺失也导致平均粒度和分布令人不满意。而且，通过使用氯钼酸在体系中引入的氯离子难以完全除去，并作为催化剂的毒物降低催化剂的活性。

授予Chemcat公司的美国专利U. S 5，876，867中公开了获得钼合金催化剂的替换性方案，其中在水溶液中用第二金属的可溶盐（例如硝酸钴）处理碳载铂催化剂，在高温下干燥并加热形成合金。然而，在这种情况下合金度通常不够。除了毒化作用，可在初始碳载铂催化剂（同样，其一般通过氯铂酸途径产生）上出现的剩余氯离子由于某种原因可阻碍形成Pt和第二金属间的均质合金

本发明涉及一种用于气体扩散电极和/或催化剂涂覆膜的负载铂合金的电催化剂。通过在碳载体上同时化学还原原位形成的二氧化铂和至少一种过渡金属的水合氧化物获得碳载铂合金催化剂。过渡金属优选地选自镍、铬、钴、钒和铁。