一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法

　　　　　　　　　　　　　　　　一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法

　　一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法属于纳米复合催化剂及燃料电池领域。现有燃料电池电极催化剂存在活性组分粒径分布不均匀、成本高等问题。本发明通过以含有钴、铂基活性物前驱体的碳纳米管工作电极作为阴极，以铂电极为阳极，以固相电解盐为电解质，采用脉冲电沉积原位生成碳纳米管负载钴铂合金催化剂。本发明可有效的控制Co-Pt合金纳米粒子的粒径、组成以及合金纳米粒子的负载量，成本低、无污染，适合大规模生产等优点。

技术领域：本发明属于纳米复合催化剂及燃料电池领域，具体涉及一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法。直接甲醇燃料电池（DMFC)因其能量密度高、运行温度低、无腐蚀，液态燃料易于 运输与存储等优点，在手提电源、电动汽车等领域具有广阔的应用前景。DMFC的关键技术之 一是电极催化剂的制备，其活性直接影响燃料电池的性能。到目前为止，主要通过将催化剂 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。碳纳米管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 剂载体方面的应用，已经引起世界科学界的广泛关注。中国专利02155255. x公开了一种碳 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PV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/丽CNTs电催化剂。但 上述两项专利方法或多或少存在不能很好控制催化剂的活性组分的粒径、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。电化学沉积法是一种能将纳米级微 粒沉积物定位于任何形状导电基材表面上的简便方法，具有沉积物与基体接触紧密、形貌 可控、工艺简单、易操作等优点。为此，人们试图利用电沉积的方法制备小粒径贵金属电催 化剂。如Thompson等（S. D. Thompson, L. R. Jordan, M. Forsyth. Electrochem. ACTA, 2001， 46 :1657)通过离子交换使Pt (NH3)42+进入nafion溶液，继而通过电沉积将Pt纳米粒子负 载到碳黑表面，实验结果表明Pt的活性有显著提高。虽然贵金属铂材料被认为是燃料电池 最有效的电极催化剂，但是由于铂价格较为昂贵，且资源有限，因此如何提高铂资源利用率 及降低成本对燃料电池的产业化是至关重要的。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低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。