一种新型纳米碳纤维载铂催化剂的制备方法
本发明涉及了一种新型纳米碳纤维载铂催化剂的制备方法，属于纳米复合材料和催化领域。其制备方法是通过对纳米碳纤维表面进行混酸处理，在碳纤维表面引入极性基团，使其成为Pt纳米粒子的生成场所；此外，本发明采用乙二醇化学还原的方法制备得到Pt/纳米碳纤维的复合材料，颗粒分布比较均匀，Pt纳米粒子的粒径3-5nm，Pt的含量为10～40wt％，Pt均匀分散在载体的表面，在离子膜电解槽或燃料电池具有良好应用前景，从而推进现代化工业发展。
技术领域
本发明公开了一种新型纳米碳纤维载铂催化剂的制备方法，属于纳米复合材料及电催化 领域。 背景技术
过渡金属纳米粒子由于其良好的催化性能，在化学催化或电化学催化领域具有广泛应用 前景。但是，由于金属纳米粒子易团聚、不易分散，从而降低其催化效率，影响过渡金属纳 米粒子在催化领域的应用。到目前为止，主要通过将纳米粒子负载在载体表面的方法，避免 纳米粒子团聚，增大其比表面积，从而改善其催化效率。通常，载体为二氧化硅粉体、三氧 化二铝粉体、碳黑粉体以及粉状载体。然而，由于载体多为粉体，且化学稳定性差的问题， 一定限度影响过渡金属纳米粒子的工业化应用。
纳米碳纤维具有许多优异的物理、化学性能，使其在众多领域具有广泛用途，尤其是催 化剂载体方面，已经世界科学界的广泛关注。目前，过渡金属纳米粒子/碳纳米管复合材料的 制备方法主要采用浸渍还原法、离子交换法、气相还原法、微波法、电化学方法、化学还原 法、物理掺杂法等。中国专利02155255.x公开一种碳纳米管载铂电极催化剂的制备方法。该 方法采用碳纳米管为载体，运用光催化原位化学还原沉淀法，使用乙醇（或甲醛）为还原剂， 将氯铂酸还原沉积于活化的碳纳米管上，从而制备得到质子交换膜燃料电池和直接甲醇电池 用的Pt/CNTs催化剂。中国专利02137246.2涉及一种应用于燃料电池，特别是质子交换膜燃 料电池的Pt/多壁碳纳米管催化剂及其制备方法。其制备方法通过碳载体活化预处理和液相浸 渍法，通过控制碳纳米管悬浮液的吸附条件、产物的洗涤条件以及合成后电催化剂的热处理 条件制备出Pt/MWCNTs电催化剂。中国专利200610001317.2公开一种直接甲醇燃料电池的 膜电极及制备工艺。所述膜电极由质子交换膜、炭载铂一钌阳极催化剂层、炭载铂阴极催化 剂层、经过憎水处理碳纸或碳布扩散层以及扩散层与催化剂层之间的过渡层制备面成。这些 方法或多或少存在不能很好控制催化剂的活性组分的粒经、反应条件苛刻或者难以大规模得 到高度分散活性组分等一系列的问题。然而，最值得注意的是，随着科技的发展，碳纳米管 的生产成本虽然一直在降低，但是到目前为止，其生产成本仍然是广大生产企业难以承担。 纳米碳纤维因其价格低廉，越来越引起科学家的青睐。此外，传统方法还存在使用环境污染 较大的还原剂或生产效率底造成的原料浪费等问题，从而限制其在电催化领域的应用。因此， 探索新型高性能电催化剂及其制备方法成为目前催化领域的重要课题之一。