一種提高碳載型鉑基催化劑活性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高碳載型鉑基催化劑活性的方法，本是將鉑基催化劑超聲分散于濃硫酸中，在20～80℃下浸漬處理20～60min；然后用二次去離子水洗滌至中性，40～80℃下干燥，即得到了高活性的鉑基催化劑。本發(fā)明利用濃H2SO4的強氧化性和脫水性，氧化清除吸附在鉑基催化劑表面的雜質(zhì)，從而使得鉑基催化劑的表面暴露出更多的活性位點，從而有效提高了鉑基催化劑的性能。與未處理的鉑基催化劑相比較，經(jīng)濃硫酸處理的碳載鉑基催化劑在催化甲醇的反應(yīng)中表現(xiàn)出更強的活性，更強的抗一氧化碳、甲酸、甲醛等中間產(chǎn)物的中毒能力，更具穩(wěn)定性，因而有效提高了燃料電池的效率和使用壽命。
【專利說明】一種提高碳載型鉑基催化劑活性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合新材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，主要用于甲醇燃料電池中的氧還原催化反應(yīng)中。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點，而成為一種比較理想的發(fā)電技術(shù)。然而制約燃料電池發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵因素是用于陰極氧還原反應(yīng)催化劑。目前，用作陰極氧還原催化劑的原料主要是碳載型鉬基催化劑。但是，碳載鉬基催化劑的性能直接影響著催化甲醇的反應(yīng)中對甲醇氧還原活性、抗甲醇中毒能力和穩(wěn)定性，進而影響燃料電池的效率和使用壽命。因此，提高碳載鉬基催化劑的性能具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種提高碳載鉬基催化劑活性的方法。
[0004]本發(fā)明提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，是將鉬基催化劑超聲分散于濃硫酸(質(zhì)量濃度為70?98%)中，在20?80°C下浸潰處理20?60 min ;然后用二次去離子水洗滌至中性，40?80°C下干燥，即得到了高活性的鉬基催化劑。
[0005]所述鉬基催化劑為利用傳統(tǒng)的多醇還原法或有機溶膠法制備的鉬基催化劑。
[0006]下面對濃硫酸處理過的碳載鉬基催化劑的性能測試進行分析。
[0007]圖1為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的XRD圖。從圖1可以看出，經(jīng)過活化處理后的碳載鉬基催化劑的粒徑明顯變小。
[0008]圖2為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的CV曲線圖。從圖2中可以看出，在濃H2SO4的作用下，鉬(111)晶面的活性位增多了，因為在鉬(111)晶面上H的脫附峰面積有了明顯的增加，而所有晶面的活性面積增加了 7.5 m2 g'
[0009]圖3為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的CO曲線圖。從圖3可看出，被濃H2SO4活化處理后的碳載鉬基催化劑的CO脫附峰活性面積增大了 12 Hi2g-10
[0010]圖4為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑在甲醇中CV曲線圖。比較兩種鉬基催化劑的峰電流，結(jié)果是活化后鉬基催化劑的峰電流是未活化鉬基催化劑的峰電流兩倍，而且起始電位也靠前，因此用濃硫酸活化后活性明顯增強。
[0011]圖5為未活化碳載鉬基催化劑與活化后碳載鉬基催化劑的CA曲線圖。由圖5可知，未活化碳載鉬基催化劑穩(wěn)定性是Sg.s(%)=75，濃H2SO4活化后的碳載鉬基催化劑δ?& 500 sW=80。說明經(jīng)濃硫酸活化處理后的碳載鉬基催化劑的穩(wěn)定性明顯增強。
[0012]綜上所述，本發(fā)明利用濃H2SO4的強氧化性和脫水性，氧化清除吸附在鉬基催化劑表面的雜質(zhì)，從而使得鉬基催化劑的表面暴露出更多的活性位點，從而有效提高了鉬基催化劑的性能。與未處理的鉬基催化劑相比較，經(jīng)濃硫酸處理的碳載鉬基催化劑在催化甲醇的反應(yīng)中表現(xiàn)出更強的活性，更強的抗一氧化碳、甲酸、甲醛等中間產(chǎn)物的中毒能力，更具穩(wěn)定性，因而有效提聞了燃料電池的效率和使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的XRD圖。
[0014]圖2為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的CV曲線圖。
[0015]圖3為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑的CO曲線圖。
[0016]圖4為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑在甲醇中CV曲線圖。
[0017]圖5為未活化碳載鉬基催化劑與活化后的碳載鉬基催化劑后的CA曲線圖。

【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例對本發(fā)明的濃H2SO4優(yōu)化催化劑的制備方法做進一步說明。
[0019]實施例1:稱取20 mg PtRu/C催化劑，加入到2 mL濃H2SO4 (98%)，超聲至催化劑分散均勻；置于室溫下浸潰30 min;抽濾，用二次去離子水洗滌至中性，在60°C烘箱中烘干。進行電化學(xué)性能測試:其脫氫峰面積為31.7 Hi2g-1, CO脫附峰的面積為20.9 Hi2g'
[0020]實施例2:稱取20 mg Ptlr/C催化劑，加入到2 mL濃H2SO4 (98%)，，超聲至催化劑分散均勻，置于30°C下浸潰20 min ;抽濾，用二次去離子水洗滌至中性，在60°C烘箱中烘干。進行電化學(xué)性能測試。其在濃H2SO4中的活性面積比未處理的多5.11 Hi2g-1 ；C0的活性面積比未處理的多3.32 mY1。
[0021]實施例3:稱取20 mg PtPd/C催化劑，加入到2 mL濃H2SO4 (70%)，超聲至催化劑分散均勻，置于40°C下浸潰60 min ;抽濾，用二次去離子水洗滌至中性，在50°C烘箱中烘干。進行電化學(xué)性能測試。其在濃H2SO4中的活性面積比未處理的多12.89 Hi2g-SCO的活性面積比未處理的多9.61 Hi2g-1.
[0022]實施例4:稱取20 mg PtPdlr/C催化劑，加入到2 mL濃H2SO4 (95%)，超聲至催化劑分散均勻，置于50 °C下浸潰30 min;抽濾，用二次去離子水洗滌至中性，在60°C烘箱中烘干。進行電化學(xué)性能測試:其在濃H2SO4中的活性面積比未處理的多4.47 Hi2g-SCO的活性面積比未處理的多6.10 Hi2g-1.
【權(quán)利要求】
1.一種提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，是將鉬基催化劑超聲分散于濃硫酸中，在20?80°C下浸潰處理20?60 min ;然后用去離子水洗滌、干燥，即得到了高活性的鉬基催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，其特征在于:所述鉬基催化劑為利用傳統(tǒng)的多醇還原法或有機溶膠法制備的鉬基催化劑。
3.如權(quán)利要求1所述提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，其特征在于:所述濃硫酸的質(zhì)量濃度為70?98%。
4.如權(quán)利要求1所述提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，其特征在于:所用去離子水為二次去離子水。
5.如權(quán)利要求1所述提高碳載型鉬基催化劑活性的方法，其特征在于:所述干燥溫度為 40 ?80°C。
【文檔編號】H01M4/92GK104148058SQ201410134002
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】王榮方, 王凱, 馬妍姣, 王輝, 季山 申請人:西北師范大學(xué)