本發(fā)明涉及燃料電池催化劑載體材料領(lǐng)域，特別涉及一種聚芴類衍生物負(fù)載貴金屬催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，導(dǎo)電高分子作為低溫燃料電池催化劑載體被廣泛研究。與傳統(tǒng)的碳材料催化劑載體(如炭黑)相比，導(dǎo)電高分子作為燃料電池催化劑載體具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：首先，導(dǎo)電高分子制備過程簡單，表面形態(tài)可控且多樣化；其次，導(dǎo)電高分子良好的氧化還原可逆性與電化學(xué)穩(wěn)定性一定程度上可以避免碳材料作為催化劑載體時(shí)所面臨的氧化腐蝕問題；再次，有文獻(xiàn)報(bào)道[3，4]，導(dǎo)電高分子負(fù)載的Pt催化劑與碳材料負(fù)載的Pt催化劑相比具有較強(qiáng)的抗CO毒化能力；另外，部分導(dǎo)電高分子不僅能電子導(dǎo)電，還能質(zhì)子導(dǎo)電，從而可以取代燃料電池催化層中的Nafion，進(jìn)而有利于催化劑催化活性的提高。因此，導(dǎo)電高分子作為即碳材料之后的一種新型催化劑載體為低溫燃料電池催化劑的研究開辟了一條新路徑。
目前，導(dǎo)電高分子作為燃料電池催化劑載體的研究主要集中于主鏈中含有雜原子(如N、O、S等)的一類導(dǎo)電高分子，如聚苯胺(PANi)、聚吡咯(PPy)、聚吲哚(PIn)、聚咔唑(PCZ)、聚噻吩(PTh)及其衍生物。以上導(dǎo)電高分子之所以被選作為燃料電池催化劑載體，是因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂辛己玫膶?dǎo)電性能與氧化還原活性，且在電極表面易制得、穩(wěn)定性強(qiáng)。上述導(dǎo)電高分子的主鏈中幾乎都含有雜原子，而對(duì)于主鏈中不含雜原子的其它導(dǎo)電高分子在燃料電池催化劑載體方面則鮮有報(bào)道。聚芴(PF)及其衍生物作為導(dǎo)電高分子的一類，由于其良好的光電性能，已作為藍(lán)光發(fā)光材料被用來制備PLED。然而，關(guān)于其作為燃料電池催化劑載體的研究，文獻(xiàn)中則沒有報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
芴的分子結(jié)構(gòu)中C-9位比較活潑，因此在C-9處可以引入多種官能團(tuán)(如羥基、羧基、羰基、氨基、鹵素原子等)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)芴及其聚合物的結(jié)構(gòu)及性能的調(diào)控。聚芴及其以上衍生物的主鏈中都不含雜原子，但它們都具有導(dǎo)電高分子特有的物理與化學(xué)性能。
本發(fā)明中利用聚芴類衍生物9-羥基芴(HF)作為載體來負(fù)載Pt-Pd催化劑，并將所得復(fù)合催化劑用于催化甲酸氧化，具體步驟如下：
(1)聚9-羥基芴(PHF)的合成與復(fù)合催化劑Pt-Pd/PHF的制備均采用電化學(xué)法，所用電化學(xué)工作站仍為CHI 760E，體系為三電極電解槽，工作電極為玻碳電極(GC)或?qū)щ姼叻肿有揎椷^的玻碳電極，對(duì)電極與參比電極分別為鉑絲與飽和甘汞電極(SCE)。
(2)玻碳電極用α-氧化鋁拋光粉打磨至鏡面，然后分別用蒸餾水、乙醇超聲5-10min，沖洗干凈后備用。
(3)實(shí)驗(yàn)前，向電解液中連續(xù)鼓入空氣10min以除去溶液中的氧氣。PHF的電化學(xué)合成采用循環(huán)伏安(CV)法，一定的電壓范圍掃描相同的CV圈數(shù)，掃描速率控制為50mV s-1。
(4)所得聚合物修飾的玻碳電極(PHF/GC)分別用乙醇、蒸餾水沖洗干凈后直接用于Pt-Pd催化劑的電沉積實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明制備有益效果：(1)Pt-Pd催化劑顆粒在PHF的表面具有較均勻的分散與較小的粒徑，因而也具有較大的電化學(xué)活性面積，這要?dú)w因于PHF均勻的微米球狀的表面形貌以及良好的導(dǎo)電性能與電化學(xué)活性。(2)電催化氧化實(shí)驗(yàn)顯示，PHF負(fù)載的Pt-Pd催化劑(Pt-Pd/PHF)對(duì)于甲酸的氧化具有較高的電催化活性，具體表現(xiàn)為甲酸在其表面起始氧化電位的降低、甲酸直接氧化路徑的大幅度增強(qiáng)、催化劑抗CO毒化能力的提高等。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施過程，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例中的描述。
實(shí)施例1
(1)聚9-羥基芴(PHF)的合成與復(fù)合催化劑Pt-Pd/PHF的制備均采用電化學(xué)法，所用電化學(xué)工作站仍為CHI 760E，體系為三電極電解槽，工作電極為玻碳電極(GC)或?qū)щ姼叻肿有揎椷^的玻碳電極，對(duì)電極與參比電極分別為鉑絲與飽和甘汞電極(SCE)。
(2)玻碳電極用α-氧化鋁拋光粉打磨至鏡面，然后分別用蒸餾水、乙醇超聲5min，沖洗干凈后備用。
(3)實(shí)驗(yàn)前，向電解液中連續(xù)鼓入空氣10min以除去溶液中的氧氣。PHF的電化學(xué)合成采用循環(huán)伏安(CV)法，一定的電壓范圍掃描相同的CV圈數(shù)，掃描速率控制為50mV s-1。
(4)所得聚合物修飾的玻碳電極(PHF/GC)分別用乙醇、蒸餾水沖洗干凈后直接用于Pt-Pd催化劑的電沉積實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施例2
(1)聚9-羥基芴(PHF)的合成與復(fù)合催化劑Pt-Pd/PHF的制備均采用電化學(xué)法，所用電化學(xué)工作站仍為CHI 760E，體系為三電極電解槽，工作電極為玻碳電極(GC)或?qū)щ姼叻肿有揎椷^的玻碳電極，對(duì)電極與參比電極分別為鉑絲與飽和甘汞電極(SCE)。
(2)玻碳電極用α-氧化鋁拋光粉打磨至鏡面，然后分別用蒸餾水、乙醇超聲10min，沖洗干凈后備用。
(3)實(shí)驗(yàn)前，向電解液中連續(xù)鼓入空氣10min以除去溶液中的氧氣。PHF的電化學(xué)合成采 用循環(huán)伏安(CV)法，一定的電壓范圍掃描相同的CV圈數(shù)，掃描速率控制為50mV s-1。
(4)所得聚合物修飾的玻碳電極(PHF/GC)分別用乙醇、蒸餾水沖洗干凈后直接用于Pt-Pd催化劑的電沉積實(shí)驗(yàn)。