CN104617314A - 一种燃料电池催化剂Pt/ATO及其制备和应用 - Google Patents
一种燃料电池催化剂Pt/ATO及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104617314A CN104617314A CN201310539298.9A CN201310539298A CN104617314A CN 104617314 A CN104617314 A CN 104617314A CN 201310539298 A CN201310539298 A CN 201310539298A CN 104617314 A CN104617314 A CN 104617314A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ato
- fuel cell
- catalyst
- ethylene glycol
- cell catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 20
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 7
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N antimony;oxotin Chemical compound [Sb].[Sn]=O XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- -1 carbon metal oxide Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005169 Debye-Scherrer Methods 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- WTNQAVHULAZUFR-UHFFFAOYSA-N antimony;oxotin;platinum Chemical compound [Sb].[Pt].[Sn]=O WTNQAVHULAZUFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/923—Compounds thereof with non-metallic elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种以非炭金属氧化物为载体的燃料电池催化剂及其制备方法。该催化剂以氧化锡锑（Antimony doped tin oxide，ATO）作为燃料电池催化剂载体，采用乙二醇回流法将Pt担载于金属氧化物上。与传统炭载体相比，金属氧化物ATO载体具有更为优异的化学和电化学稳定性。通过本发明可获得高稳定性的燃料电池催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种以非炭金属氧化物为载体的燃料电池催化剂及其制备方法。具体地说是一种以非炭材料氧化锡锑（ATO）作为燃料电池催化剂载体，通过乙二醇回流法将Pt担载于金属氧化物上。本发明的催化剂与现用的电催化剂相比具有高的电化学稳定性，可广泛应用于燃料电池领域。
背景技术
作为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的关键材料之一，催化剂的作用举足轻重，它的稳定性直接决定了PEMFC的使用寿命。在载荷变化、启动/停车或怠速运行等车载工况下，高电势的存在会引发炭载体腐蚀，导致催化剂活性组分Pt纳米颗粒聚集和流失。尤其在未保护的启动/停车过程中，电池阴极局部位置会出现约1.6V（vs.RHE）的高电势，在该高电势与Pt催化的共同作用下，炭载体会发生严重腐蚀。针对炭腐蚀，研究者尝试对常用炭载体进行改性或开发新型炭材料，如碳纳米管、碳纳米纤维、炭气凝胶和石墨烯等，虽然在一定程度上可提高载体的抗腐蚀性，但碳组成的化学本质使其依然难以避免高电势下的电化学腐蚀。因此，开发非炭类的催化剂载体十分必要。
过渡金属氧化物大多具有优良的化学和电化学稳定性，二氧化锡（SnO2）作为过渡金属氧化物的一种，具有较高的电化学稳定性。然而，SnO2为半导体，其电导率较低，作为催化剂载体时不利于Pt催化活性的有效发挥。通过掺杂F，Sb，Nb等元素可提高SnO2的导电性。Sb掺杂SnO2（Antimony doped tin oxide，ATO）获得的氧化锡锑粉体具有优良的导电性（Wu FD,Wu M,Wang Y.Antimony-doped tin oxide nanotubes for high capacity lithium storage[J].Electrochemistry Communications2011;13:433-6.），在太阳能电池领域应用较多。目前已有文献报道了ATO在直接醇类燃料电池催化剂载体中的应用（Lee K-S,Park I-S,Cho Y-H,Jung D-S,Jung N,Park H-Y,Sung Y-E.Electrocatalytic activity and stability of Pt supported on Sb-dopedSnO2nanoparticles for direct alcohol fuel cells[J].Journal of Catalysis2008;258:143-52.），研究表明担载Pt所制备的Pt/ATO催化剂的热稳定性和电化学稳定性要优于Pt/C催化剂。此外，还有研究者将ATO与炭材料复合后作为载体，制备了Pt/ATO/C催化剂，并将其应用于直接醇类燃料电池，获得了较好的醇氧化活性（Guo D-J.Electrooxidation of ethanol on novel multi-walledcarbon nanotube supported platinum-antimony tin oxide nanoparticle catalysts[J].Journal of PowerSources2011;196:679-82.）。然而，目前国内外还未见这类材料用于PEMFC阴极催化剂的研究报道。
我们以SnCl4和SbCl3为原料，采用共沉淀法制备纳米ATO粉末，将其用作PEMFC阴极催化剂载体。采用乙二醇回流法制备了Pt/ATO催化剂。这种催化剂具有较高的电化学稳定性，可作为一种抗氧化的PEMFC催化剂，从而提高PEMFC的耐久性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于质子交换膜燃料电池阴极的催化剂及该种催化剂的制备方法。该催化剂是一种以非炭材料氧化锡锑为载体，通过乙二醇还原法将Pt担载于非炭载体上，得到Pt/ATO电催化剂。整个工艺过程简单易控，经济合理。本发明的催化剂作为质子交换膜燃料电池阴极催化剂，具有良好的电化学活性和稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
（1）采用Sb对SnO2进行掺杂，采用共沉淀法制备得到氧化锡锑ATO载体；
（2）将上述制备的金属氧化物ATO（20～60mg）均匀分散在10～30ml乙二醇溶液中，搅拌1～3h，超声10～30min；
（3）向上述溶液中加入1.7～4ml的氯铂酸/乙二醇溶液（Pt含量为3～8mg ml-1）后，搅拌20～40min，超声20～40min；
（4）滴加氢氧化钠/乙二醇使得整个体系pH为9～13。其中氢氧化钠/乙二醇溶液浓度为1～4M，通入惰性气体搅拌均匀，搅拌时间为10～30min。惰性气氛为N2或Ar；
（5）采用乙二醇回流法将上述溶液中的Pt还原，冷却至室温后，继续搅拌2～4h；
（6）滴加硝酸使得上述溶液pH<2，搅拌1～3h后。硝酸溶液浓度为0.01～0.1M；
（7）将所得悬浊液经离心、洗涤、真空干燥后，得到最终产物Pt/ATO。所述真空干燥温度为50～80℃，干燥时间为6～16h。
上述步骤（1）所述的燃料电池催化剂Pt/ATO的制备方法，其特征在于：所述催化剂载体ATO是以锡源和锑源为原料，加入4.6ml浓HCl（12mol L-1）配成酸性混合溶液（Sb/Sn摩尔比为4%～8%），搅拌20～40min后，加入100ml NaOH(1.5mol L-1)溶液，采用共沉淀方法制得前躯体，再经洗涤、烘干、空气气氛下热处理（温度为300～500℃；时间为1～3h），即得到纳米ATO粉末；所述锡源为SnCl4·5H2O，锑源为SbCl3。
步骤（5）中所述乙二醇还原法为在惰性气氛下高温回流，其中回流温度为120～160℃，惰性气氛为N2或Ar，回流时间为1～4h。
与传统炭载体相比，金属氧化物ATO载体具有更为优异的化学和电化学稳定性。通过本发明可获得高稳定性的燃料电池催化剂。
本发明的优点主要体现在：
本发明获得的Pt/ATO以非炭材料金属氧化物ATO为载体，该载体材料具有较高的抗氧化性能，使制备的Pt/ATO具有高的电化学稳定性，可提高燃料电池耐久性。
本发明获得的Pt/ATO以非炭材料金属氧化物ATO为载体，该载体材料ATO具有较大的比表面积（90～150m2g-1），有利于Pt纳米颗粒的担载。
本发明方法简单易控，经济合理。
附图说明
图1.ATO的XRD谱图；
图2.ATO的TEM照片；
图3.ATO、Pt/ATO和JM20%Pt/C的XRD谱图；
图4.（a）XC-72和（b）ATO在0.6-1.2V（vs.NHE）动电势扫描一定圈数后的CV曲线；
图5.JM20%Pt/C和Pt/ATO归一化的ECA随扫描圈数的变化曲线，扫描电势0.6-1.2V（vs.NHE），扫描速度50mV s-1；
图6.JM20%Pt/C和Pt/ATO归一化的氧还原动力学电流随动电势扫描圈数的变化。
具体实施方式
实施例1
采用乙二醇回流法制备催化剂Pt/ATO，具体实施方法为：
采用共沉淀法制备载体材料ATO，具体实施方法为：称取10.517g SnCl4·5H2O和0.342gSbCl3溶解在50ml去离子水中，同时加入4.6ml浓HCl，搅拌30min后，加入100ml1.5molL-1NaOH，继续搅拌30min。将上述混合液移至三口烧瓶中，在100℃氮气保护中回流2h，经过滤、洗涤、干燥、研磨后，将所得粉末放入管式炉中在空气气氛下400℃处理1h，获得蓝灰色ATO粉末。所制备的ATO载体从XRD图谱上（如图1）可以看到所掺杂的Sb原子替代了Sn原子，进入了晶格。根据Debye-Scherrer公式可以计算得出ATO的晶粒尺寸约为5nm。所制备的ATO比表面积为142.7m2g-1,为球形纳米颗粒，如图2所示。
称取50mgATO载体均匀分散到30ml乙二醇溶液中，搅拌2h，超声30min，向上述溶液中加入3.4ml的氯铂酸/乙二醇溶液（Pt含量为3.7mg ml-1）后，搅拌30min，超声30min。滴加氢氧化钠/乙二醇使得整个溶液体系的pH约为11。其中氢氧化钠/乙二醇溶液浓度为2M，通入氮气搅拌30min。之后在130℃氮气保护下回流反应3h，待体系冷却至室温后，继续搅拌3h。滴加0.05M硝酸使得上述溶液pH约为1，搅拌2h后。将所得悬浊液经离心、洗涤至无氯离子后，60℃下真空烘干，研磨得到Pt/ATO催化剂。所制备的催化剂从XRD图谱上可检测到Pt的存在(如图3)。
实施例2
用与实施例1相同的方法进行实验，但乙二醇回流温度为140℃，反应时间为2h，合成Pt/ATO催化剂，从EDX图中可检测到Pt的存在。
实施例3
用与实施例1相同的方法进行实验，但乙二醇回流温度为160℃，反应时间为1h，合成Pt/ATO催化剂。所制备的Pt/ATO催化剂的Pt担量约为17%。
实施例4
将实施例1中制备的ATO作为质子交换膜燃料电池阴极催化剂载体，采用动电势扫描考察载体ATO的电化学稳定性，并与传统炭载体XC-72（Cabot Corp.）进行对比。
首先制备薄膜电极，具体步骤为：称取ATO载体5mg，加入50μL5wt%的Nafion溶液（DuPont）和1ml异丙醇，超声分散30min。移取10μL分散液，分五次滴在直径为4mm的玻碳电极上，自然晾干备用。所用玻碳电极需预先进行抛光，并在去离子水中超声清洗干净。
采用三电极体系对ATO进行半电池测试，以铂丝为对电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，工作电极为上述制备的薄膜电极，电解质为0.5mol L-1H2SO4，室温下测试。测试循环伏安曲线（CV）时，在高纯氮气保护的电解质溶液中进行。采用动电势扫描对所制备载体进行电化学稳定性测试：将待测样品电极置于氮气饱和的电解质溶液中，施加0.6-1.2V(vs.NHE)的电势扫描，扫速50mV s-1，扫描一定圈数，测试扫描前后的CV，扫描速度为50mV s-1，扫描范围为0-1.2V(vs.NHE)。
测试结果表明：所制备的载体ATO具有较高的电化学稳定性，如图4所示，
XC-72炭载体在经过1000圈扫描后，CV曲线发生明显变化，说明炭载体表面被氧化，发生了电化学腐蚀。而ATO载体经过7000圈扫描后，其CV曲线基本无变化，这说明ATO在动电势扫描过程中表面结构稳定，具有较好的电化学稳定性。
实施例5
将实施例1中制备的Pt/ATO作为质子交换膜燃料电池阴极催化剂，采用动电势扫描考察催化剂Pt/ATO的电化学稳定性，并与商业化催化剂JM20%Pt/C进行对比。
采用三电极体系对ATO进行半电池测试，以铂丝为对电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，工作电极为上述制备的薄膜电极，电解质为0.5mol L-1H2SO4，室温下测试。测试循环伏安曲线（CV）时，在高纯氮气保护的电解质溶液中进行。采用动电势扫描对所制备催化剂进行电化学稳定性测试：将待测样品电极置于氮气饱和的电解质溶液中，施加0.6-1.2V(vs.NHE)的电势扫描，扫速50mV s-1，扫描一定圈数，测试扫描前后的CV，扫描速度为50mV s-1，扫描范围为0-1.2V(vs.NHE)。
测试结果表明：Pt/ATO催化剂具有较高的电化学稳定性，扫描至800圈时，Pt/ATO催化剂的电化学活性面积仅下降36.6%，氧还原质量比活性下降35.1%；而Pt/C催化剂的电化学活性面积则下降了79.7%，氧还原质量比活性下降78.4%
（如图5和6所示），这说明在动电势扫描条件下，Pt/ATO催化剂具有明显优于Pt/C的电化学稳定性。
Claims (7)
1.一种燃料电池催化剂Pt/ATO，其特征在于：所述催化剂是以金属氧化物ATO作为催化剂载体，ATO为纳米颗粒，纳米颗粒粒径为3～10nm；Pt为活性组分，其担量为催化剂质量的10～20wt%。
2.按照权利要求1所述的燃料电池催化剂，其特征在于：
金属氧化物ATO为氧化锡锑。
3.一种权利要求1所述的燃料电池催化剂Pt/ATO的制备方法，其特征在于：制备步骤如下，
（1）采用共沉淀法制备得到氧化锡锑ATO载体；
（2）将上述制备的金属氧化物ATO（20～60mg）均匀分散在10～30ml乙二醇溶液中，搅拌1～3h，超声10～30min；
（3）向上述溶液中加入1.7～4.0ml的氯铂酸/乙二醇溶液（Pt含量为3～8mg ml-1）后，搅拌20～40min，超声20～40min；
（4）滴加氢氧化钠/乙二醇使得整个体系pH为9～13；其中氢氧化钠/乙二醇溶液浓度为1～4M，通入惰性气体搅拌均匀，搅拌时间为10～30min；
（5）采用乙二醇回流法将上述溶液中的Pt还原，冷却至室温后，继续搅拌2～4h；
（6）滴加硝酸使得上述溶液pH为1～2，搅拌1～3h；
（7）将所得悬浊液经离心、洗涤、真空干燥后，得到最终产物Pt/ATO。
4.按照权利要求3所述的燃料电池催化剂Pt/ATO的制备方法，其特征在于：所述催化剂载体ATO是以锡源和锑源为原料，加入4.6ml浓HCl（12mol L-1）配成酸性混合溶液（Sb/Sn摩尔比为4%～8%），搅拌20～40min后，加入100ml NaOH(1.5mol L-1)溶液，采用共沉淀方法制得前躯体，再经洗涤、烘干、空气气氛下热处理（温度为300～500℃；时间为1～3h），即得到纳米ATO粉末；所述锡源为SnCl4·5H2O，锑源为SbCl3。
5.按照权利要求3所述的燃料电池催化剂Pt/ATO的制备方法，其特征在于：所述乙二醇还原法为在惰性气氛下高温回流，其中回流温度为120～160OC，惰性气氛为N2或Ar中的一种或二种，回流时间为1～4h。
6.按照权利要求3所述的燃料电池催化剂Pt/ATO的制备方法，其特征在于：
硝酸溶液浓度为0.01～0.1M；
惰性气氛为N2或Ar中的一种或二种；
所述真空干燥温度为50～80℃，干燥时间为6～16h。
7.一种权利要求1所述方法制备的燃料电池催化剂Pt/ATO在质子交换膜燃料电池中应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310539298.9A CN104617314A (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 一种燃料电池催化剂Pt/ATO及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310539298.9A CN104617314A (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 一种燃料电池催化剂Pt/ATO及其制备和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104617314A true CN104617314A (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=53151666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310539298.9A Pending CN104617314A (zh) | 2013-11-04 | 2013-11-04 | 一种燃料电池催化剂Pt/ATO及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104617314A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112838227A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种质子交换膜燃料电池抗反极阳极Pt/WO3-Mn催化剂及其制备方法 |
| CN115896981A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-04 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种ato纳米纤维及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101087023A (zh) * | 2006-06-05 | 2007-12-12 | 上海攀业氢能源科技有限公司 | 一种抗腐蚀燃料电池催化剂及其制备方法 |
| CN102074712A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-05-25 | 东华大学 | 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法 |
| CN102751511A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-24 | 内蒙古民族大学 | 一种以纳米氧化物为载体的h2o2基燃料电池阴极催化剂及制备方法 |
| EP2554254A2 (en) * | 2010-03-31 | 2013-02-06 | Gwangju Institute of Science and Technology | Method for manufacturing a mixed catalyst containing a metal oxide nanowire, and electrode and fuel cell including a mixed catalyst manufactured by the method |
-
2013
- 2013-11-04 CN CN201310539298.9A patent/CN104617314A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101087023A (zh) * | 2006-06-05 | 2007-12-12 | 上海攀业氢能源科技有限公司 | 一种抗腐蚀燃料电池催化剂及其制备方法 |
| EP2554254A2 (en) * | 2010-03-31 | 2013-02-06 | Gwangju Institute of Science and Technology | Method for manufacturing a mixed catalyst containing a metal oxide nanowire, and electrode and fuel cell including a mixed catalyst manufactured by the method |
| CN102074712A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-05-25 | 东华大学 | 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法 |
| CN102751511A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-10-24 | 内蒙古民族大学 | 一种以纳米氧化物为载体的h2o2基燃料电池阴极催化剂及制备方法 |
Non-Patent Citations (9)
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112838227A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种质子交换膜燃料电池抗反极阳极Pt/WO3-Mn催化剂及其制备方法 |
| CN112838227B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-04-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种质子交换膜燃料电池抗反极阳极Pt/WO3-Mn催化剂及其制备方法 |
| CN115896981A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-04 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种ato纳米纤维及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103545536B (zh) | 一种碳纤维负载金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103495432B (zh) | 一种高效稳定的燃料电池催化剂制备方法 | |
| CN104923204B (zh) | 一种石墨烯包覆金属纳米粒子催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN105680060B (zh) | 一种氮、硫或氯掺杂三维多孔石墨烯催化剂的制备及应用 | |
| CN108493461A (zh) | 一种N掺杂多孔碳包覆Fe、Co双金属纳米粒子的催化剂及其制备方法 | |
| CN113437314B (zh) | 氮掺杂碳负载低含量钌和Co2P纳米粒子的三功能电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106955691A (zh) | 一种碳‑氮基单原子铁催化剂及其制备方法 | |
| CN102101056B (zh) | 经氧化物修饰的高稳定性燃料电池催化剂及其制备方法 | |
| CN103915633B (zh) | 一种复合碳纤维载金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101944620A (zh) | 多元复合物为载体的燃料电池催化剂及制备方法 | |
| CN101773828B (zh) | 一种Pt-TiO2/CNTs催化剂及其制备方法 | |
| CN104617306A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池铂基催化剂载体及其制备方法 | |
| CN102626649A (zh) | 一种氧还原非贵金属催化剂及其制备方法 | |
| CN110534754B (zh) | 一种包裹Fe3C纳米晶的碳纳米管及其制备方法和应用 | |
| CN103887529B (zh) | 一种m1+m2/c催化剂及其制备方法 | |
| CN101976737B (zh) | 负载型Pt-Fe金属间化合物纳米颗粒催化剂的制备 | |
| CN103394350A (zh) | 一种钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂的制备方法 | |
| CN111558387A (zh) | 碳化钼/泡沫镍复合材料及其制备方法和在电催化析氧中的应用 | |
| CN114759199A (zh) | 一种ZIF-8衍生羧酸盐辅助制备Fe/N共掺杂碳纳米管的方法及其应用 | |
| CN110292939B (zh) | 一种双碳限域的铱纳米团簇及其制备方法和应用 | |
| CN103165914B (zh) | 一种Pt/Au/PdCo/C催化剂及其制备和应用 | |
| CN114293200A (zh) | 一种多孔碳负载非晶态/晶态钌基高效析氢催化剂及其制备与应用 | |
| CN110707337A (zh) | 一种碳基非贵金属氧还原催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111129510B (zh) | 一种碳材料修饰石墨相氮化碳纳米片负载铂纳米电催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN105845953B (zh) | N,C掺杂的TiO2纳米纤维负载Pd@Ni直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150513 |