直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑及其製備方法

2023-10-17 06:14:39

專利名稱：直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種直接硼氫化物燃料電池電催化劑，具體地說是一種核殼結構納米複合粒子用作直接硼氫化物燃料電池陽極材料，屬於電催化技術和能源技術領域。
背景技術：
直接硼氫化物燃料電池(Direct Borohydride Fuel Cell, DBFC)是一種使用液態鹼金屬硼氫化物ABH4 (A=Na、Li或K)為燃料的發電裝置。由於鹼金屬硼氫化物是一種含氫較多且又穩定的含氫負離子物質，其儲氫能力與甲醇相似，但由於不含碳元素卻比甲醇更「清潔」;硼氫化鈉液體燃料的體積能量密度(約3000Ah/L)大於液態氫(約2000Ah/L)， 而其重量能量密度(約5Ah/g)遠大於金屬氫化物(約0. 7Ah/L);與甲醇相比，硼氫化物化學性質穩定，易於儲存供應，使用安全而不易燃。所以使用鹼金屬硼氫化物水溶液為燃料的直接硼氫化物燃料電池有望成為解決燃料儲存難題的、廉價的低溫分散型的電源。DBFC是把鹼金屬硼氫化物加入對應的鹼液中作為液體燃料，在陽極側氧化，釋放出8個電子；將氧化劑(氧氣、空氣或過氧化氫)通入相同的鹼液中，在陰極側還原。其陽極氧化反應為
BH 廠 + 80F = BO2- + 6H20 +(1)
然而在實際放電過程中，BH4-在電極上總會存在不同程度的水解反應 BH4~ + IH2O BO2' + AH2(2)
由於電極上BH4-電氧化反應與BH4-的水解反應相互競爭，故綜合反應計量式寫為 BH廠 + ηΟΓ = BO2^ + (n-2) H2O + (4 -0. 5n) H2 +ne"(3)
表示由每個BH4-離子在陽極上實際釋放的表觀電子數，其大小與電極材料及反應條件有關，通常小於理論數8，BH4-在DBFC陽極氧化過程中產生的電子數低於8，不僅降低了法拉第效率，且釋放的氫氣泡會阻礙離子的遷移而降低電池的性能，同時還給電池的操作帶來一定的安全隱患。目前DBFC使用的陽極電催化材料，主要有貴金屬Pt、Pd和Au、非貴金屬Ni、Cu 及一些儲氫材料及合金等。在這些電極催化材料中，根據BH4在催化氧化過程中是否釋放氫氣，將電極材料分成「催化」與「非催化」兩類。BH4在Pt、Pd、Ni、Cu等「催化」材料上的電化學氧化反應有較高的催化活性，但其水解的催化活性也很高，故法拉第效率較低； 而BH4在Au、Ag這些「非催化」電極上，雖然可以獲得很高的電子數/ ，但其氧化反應速率緩慢。因此，一些研究者採用合金化的方法製備「雙功能」催化劑，試圖開發出既對BH4 電化學氧化反應活性高，同時又不催化水解的陽極催化劑。文獻Atwan等(Atwan M H, Macdonald C L B,Northwood D O,Gyenge E L. J. Power Sources,2006,158(1) 36-44) 採用Bormeman膠體法製備了碳載納米AiuAu-Pt和Au-Pd催化劑，室溫下，三者的催化活性依次為AU-Pt>Au>Au-Pd，這表明在「非催化」的Au中加入「催化」的Pt能提高NaBH4的氧化活性。採用二元金屬合金化的方法雖然能提高催化電極材料對NaBH4的氧化活性，但合金電極材料中「催化」金屬組分與電解液接觸，仍然放出氫氣，燃料利用率較低，因此合金化電極催化劑的性能仍不能滿足直接硼氫化物燃料電池的需要。

發明內容
本發明的目的是為直接硼氫化物燃料電池提供一種具有高性能的核殼結構 Mcore-Aushell納米複合粒子陽極電催化劑及製備方法，解決現有直接甲醇燃料電池陽極活性低、水解析氫嚴重、燃料利用率低的問題。為實現該目的，本發明是通過以下技術方案來實現的
核殼結構納米金屬粒子兼有殼層和內核材料的性能，同時還能產生複合協同多功能效應。本發明通過採用「催化」金屬為內核，以Au為外殼的核殼結構Mrare-Austell納米複合粒子作為直接硼氫化物燃料電池陽極催化劑，不僅能保持金對BH4催化水解反應速率小的特點，而且能避免「催化」材料與電解液直接接觸，發揮「催化」材料對BH4電催化氧化活性高的特點。這種雙金屬核殼型納米粒子，內核元素對殼層Au金屬的d軌道電子產生誘導效應， 能有效改變殼層金屬d軌道電子的結構和結合能，使核殼結構催化材料的表面吸附性發生變化，從而提高表面殼層Au的催化氧化活性。本發明直接硼氫化物燃料電池陽極催化劑是由內核為M、外殼為Au組成的核殼結構Metffe-Aushell納米複合粒子，核殼粒子的粒徑l(T50nm。本發明直接硼氫化物燃料電池陽極催化劑的製備方法，包括以下步驟
(1)製備M粒子將M-鹽與穩定劑依次加入IOOml溶劑中，攪拌並通氮氣2(Γ30分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到5(T80°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol化―1 還原劑，加入還原劑摩爾量為M元素的1. 2 2. 5倍，滴加速度為40滴· mirT1，反應20飛0 min,製備得到M納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得M納米粒子；
(2)將上述(1)中的M納米粒子重新溶於溶劑中，攪拌下加入穩定劑，穩定劑的濃度為0. 5飛g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照M、Au原子摩爾比為0. 5 2. 0:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在6(T70°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以2(Γ30滴· mirT1的速度滴加濃度為0. 1 mol · L—1的還原劑，還原劑與金原子的摩爾比為2. 5:1，在6(T70°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中30(T40(TC熱處理lh，研磨即可得到粉末狀M。。re_Austell核殼結構納米粒子催化劑。上述核殼結構催化劑的製備方法中所用M-鹽為NiCl2 · 6H20、CoCl2 · 6H20、 Cu(NO3) · 3H20、H2PtCl6 · 6H20、PdCl2 · 2H20 和 Pd(NO3)2 · 2H20 中的一種，M-鹽在溶劑中的濃度為5 30mmol/L。上述核殼結構催化劑的製備方法中所用的溶劑為乙二醇、水、四氫呋喃、異丙醇和乙醇中的一種。上述核殼結構催化劑的製備方法中所用的穩定劑為聚乙烯砒咯烷酮(PVP)、四辛基溴化銨、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種，穩定劑在溶劑中濃度為0. 5^5g/L,
上述核殼結構催化劑的製備方法中所用的還原劑為水合胼、三乙基硼氫化鋰和硼氫化鈉中的一種，其溶液的PH值以1 mol · L—1 NaOH溶液調節到13。本發明直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑，採用直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池體系進行陽極催化劑性能評價。核殼結構M。_-Austell/C陽極的製備過程為以本發明製備的Mrare-Aushell與XC-72碳粉按質量比為1:4的比例稱取0. lg，加入2mL去離子水，3. 5mL無水乙醇和20%的PTFE 0. 150g，超聲攪拌30分鐘後成墨汁狀，用噴塗方法將催化劑墨汁均勻塗覆在IX Icm2的鎳網上，控制金屬的載量為％ig/cm2，然後自然晾乾，最後把塗有催化劑的鎳網在60°C、5MPa下熱壓2分鐘，即製得M。_-Austell/C陽極。陰極為1 X Icm 的鉬網(100目)，參比電極為飽和Hg/Hg2Cl2電極(232型)。電化學測試槽的陰極室和陽極室尺寸均為3X4X 5cm，用NRE-212陽離子膜將陰極液和陽極液隔開，膜的暴露面積為 1. Ocm20陽極室上端有一排氣管與U型氣量計相連，以排水法收集不同電流密度下產生氫氣的體積。極化實驗陽極液為2mol/LNa0H+l mol · L-1NaBH4，陰極液為2. 0 mol · L—1 HC1+4. 5 mol · Γ1 H202。採用美國I^rinceton VMP III恆電位儀測定單電池的性能。本發明所制核殼結構催化劑在直接硼氫化物燃料電池單電池體系中顯示出良好 BH4-陽極電氧化性能。本發明用於直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑與現有技術相比，本發明所用的直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑對BH4-氧化的活性高，析氫少，能有效提高燃料的利用率。


圖1是本發明實施例1製備的Curare-Austell核殼結構納米粒子催化劑的透射電鏡 (TEM)照片；
圖中粒子直徑為30nm，中間黑色部分為Cu核納米粒子，外層淺色雲狀部分為Au殼層，殼層的厚度約6 nm；
圖2為不同催化劑為陽極的電池性能曲線；
圖中1為本發明實施例1製備的Curare-Austell核殼結構納米粒子催化劑； 2為Cu、Au原子摩爾比為1 1的Cu-Au合金催化劑；3為Au催化劑。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明的具體實施方式
進行說明實施例1
(1)Cu納米粒子的製備將Cu(NO3)·3Η20與聚乙烯砒咯烷酮(PVP)依次加入20 ml乙二醇中，使Cu原子在乙二醇中的濃度為20 mmol/L，聚乙烯砒咯烷酮(PVP)在乙二醇中的濃度為3 g/L。攪拌並通氮氣25 min使其充分混合均勻，然後加熱到60°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol -Γ1水合胼溶液，加入水合胼的摩爾量為Cu元素的2倍，滴加速度為40滴· mirT1，反應40 min,製備得到Cu納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得Cu納米粒子；
(2)將上述(1)中的Cu納米粒子重新溶於20ml乙二醇中，攪拌下加入聚乙烯砒咯烷酮(PVP)，使其濃度為3 g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照Cu、Au原子摩爾比為1:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在60°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣， 然後以20滴· mirT1的速度滴加濃度為0. 1 mol · L—1的水合胼溶液，水合胼與金原子的摩爾比為2. 5:1，在60°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中300°C熱處理池，研磨即可得到粉末狀Cu-Au核殼結構納米粒子催化劑，其TEM照片如圖1所示，由圖1觀察核殼結構Cu-Au粒子平均直徑為30nm。以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.92V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為94%，最大功率密度為 124 mff/cm2,其性能如圖2中曲線1所示。為比較本發明的效果，用以下方法製備Cu-Au合金催化劑或Au催化劑將聚乙烯砒咯烷酮(PVP)加入20 ml乙二醇中，使其濃度為3 g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照Cu、Au摩爾比為1:1的比例加入Cu(NO3) ·3Η20與濃度為0. 3g/ L氯金酸的四氫呋喃溶液，在60°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以20滴^mirT1的速度滴加濃度為0. 1 mol · Γ1的水合胼溶液，水合胼與金原子的摩爾比為4. 5:1，在60°C 溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米合金Cu-Au催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中300°C熱處理2h，研磨即可得到粉末狀Cu-Au合金納米粒子催化劑。Au納米粒子催化劑的製備方法與Cu-Au合金催化劑的一樣，在製備過程中僅加入氯金酸的四氫呋喃溶液。以所得電催化劑Cu-Au合金為陽極催化齊U，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓分別為為1. 34V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為63%，最大功率密度為62 mW/cm2，其性能如圖2中曲線2 所示。以所得電催化劑Au為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓分別為1. 18V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為88%，最大功率密度為29 mW/cm2，其性能如圖2中曲線3所示。可知，以核殼結構Cu-Au納米催化劑為陽極的 DBFC性能優於同組 成的Cu-Au合金催化劑，也優於單獨Au催化劑。實施例2
(1)Ni納米粒子的製備將NiCl2· 6H20與四辛基溴化銨依次加入20ml水中，使Ni 原子在水中的濃度為10 mmol/L，四辛基溴化銨在水中的濃度為1.5 g/L。攪拌並通氮氣 20分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到50°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol · L—1三乙基硼氫化鋰溶液，加入三乙基硼氫化鋰摩爾量為Ni元素的1. 5倍，滴加速度為40滴^irT1,反應40 min，製備得到M納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得M 納米粒子；
(2)將上述(1)中的M納米粒子重新溶於20ml水中，攪拌下加入四辛基溴化銨，四辛基溴化銨的濃度為1.5g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照Ni、Au原子摩爾比為0.5:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在70°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以30滴^irT1的速度滴加濃度為0. 1 mol化―1的三乙基硼氫化鋰溶液，三乙基硼氫化鋰與金原子的摩爾比為2. 5:1，在70°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中400°C熱處理lh，研磨即可得到粉末狀Ni-Au核殼結構納米粒子催化劑。由TEM觀察核殼結構Ni-Au 粒子平均直徑為40nm。以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.85V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為95%，最大功率密度為 116mW/cm2。實施例3
(1)製備Pt納米粒子JfH2PtCl6WH2O與聚乙二醇依次加入20ml四氫呋喃中，使Pt原子在四氫呋喃中的濃度為30 mmol/L，聚乙二醇在四氫呋喃中的濃度為5 g/L。攪拌並通氮氣30分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到80°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol -Γ1硼氫化納溶液，加入硼氫化鈉摩爾量為Pt元素的2. 5倍，滴加速度為40滴^irT1, 反應60 min，製備得到Pt納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得Pt納米粒子；
(2)將上述(1)中的Pt納米粒子重新溶於20ml四氫呋喃中，攪拌下加入聚乙二醇，聚乙二醇的濃度為5g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照Pt、Au原子摩爾比為2. 0:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在70°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以20滴· min—1的速度滴加濃度為0. 1 mol · L—1的硼氫化鈉溶液，硼氫化鈉與金原子的摩爾比為2. 5 1，在70°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中350°C熱處理3h，研磨即可得到粉末狀Pt-Au核殼結構納米粒子催化劑。由TEM觀察核殼結構Pt-Au粒子平均直徑為20nm。 以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.90V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為97%，最大功率密度為 126 mW/cm2。實施例4
(1)製備Co納米粒子將CoCl2· 6H20與聚乙烯醇依次加入20ml異丙醇中，使Co原子在異丙醇中的濃度為20 mmol/L，聚乙烯醇在異丙醇中的濃度為0.5 g/L。攪拌並通氮氣20分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到50°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol · L—1水合胼溶液，加入水合胼摩爾量為Co元素的1. 2倍，滴加速度為40滴· mirT1，反應20 min,製備得到M納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得Co納米粒子；
(2)將上述(1)中的Co納米粒子重新溶於20ml異丙醇中，攪拌下加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的濃度為0. 5/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照Co、Au原子摩爾比為1. 5:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在65°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以25滴· mirT1的速度滴加濃度為0. 1 mol · L—1的水合胼溶液，水合胼與金原子的摩爾比為2. 5:1，在65°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、 無水乙醇酒精交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中300°C熱處理1. 5 h，研磨即可得到粉末狀Co-Au核殼結構納米粒子催化劑。由TEM觀察核殼結構Co-Au粒子平均直徑為50 nm。以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.83V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為93%，最大功率密度為 108 mW/cm2。實施例5
(1)Pd納米粒子的製備將PdCl2· 2H20與聚乙烯砒咯烷酮(PVP)依次加入20ml乙醇中，使Pd原子在乙醇中的濃度為5 mmol/L，聚乙烯醇在乙醇中的濃度為1 g/L。攪拌並通氮氣30分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到60°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol -Γ1硼氫化鈉溶液，加入硼氫化鈉摩爾量為Pd元素的2. 5倍，滴加速度為40滴^irT1, 反應30 min，製備得到Pd納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得Pd納米粒子；
(2)將上述(1)中的Pd納米粒子重新溶於20ml乙醇中，攪拌下加入四辛基溴化銨，四辛基溴化銨的濃度為4g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照PcUAu原子摩爾比為0. 5:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在60°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以20滴^irT1的速度滴加濃度為0. 1 mol化―1的三乙基硼氫化鋰溶液，三乙基硼氫化鋰與金原子的摩爾比為2. 5:1，在60°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中400°C熱處理lh，研磨即可得到粉末狀Pd-Au核殼結構納米粒子催化劑。由TEM觀察核殼結構Pd-Au 粒子平均直徑為lOnm。

以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.87V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為96%，最大功率密度為
113mW/cm2。實施例6
(1)Pd納米的製備將Pd(NO3) 2 · 2H20與四辛基溴化銨依次加入20ml乙二醇中，使Pd 原子在乙二醇中的濃度為5 mmol/L，聚乙烯醇在乙二醇中的濃度為2 g/L。攪拌並通氮氣 30分鐘使其充分混合均勻，然後加熱到50°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，滴加濃度為0. 3 mol · L—1水合胼溶液，加入水合胼摩爾量為Pd元素的1. 8倍，滴加速度為40滴· mirT1，反應50 min，製備得到Pd納米催化劑溶膠，然後抽濾，用蒸餾水洗滌，得Pd納米粒子；
(2)將上述(1)中的Pd納米粒子重新溶於20ml乙二醇中，攪拌下加入聚乙烯砒咯烷酮(PVP)，其濃度為2g/L，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按照PcUAu原子摩爾比為1:1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在60°C溫度下不斷攪拌並持續通入氮氣，然後以20滴· mirT1的速度滴加濃度為0. 1 mol · L—1的水合胼溶液，水合胼與金原子的摩爾比為2. 5:1，在60°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、 無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中300°C熱處理2h，研磨即可得到粉末狀Pd-Au核殼結構納米粒子催化劑。由TEM觀察核殼結構Pd-Au粒子平均直徑為 30 nm0以所得電催化劑為陽極催化劑，在室溫下直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池單電池的開路電壓為1.86V，由測得的氫氣量計算燃料的最大利用率為97%，最大功率密度為
114mW/cm2。
權利要求
1.一種直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑，所述催化劑是由內核為M、外殼為Au的核殼結構Meme-Aushell納米複合粒子，核殼粒子的粒徑l(T50nm。
2.一種實施權利要求1所述的一種直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑的製備方法，所述方法按下列步驟進行(1)製備M粒子將M-鹽與穩定劑依次加入20ml溶劑中，攪拌並通入氮氣2(Γ30分鐘使其混合均勻，然後加熱到5(T80°C，繼續通入氮氣並不斷攪拌，後滴加濃度為0. 3 mol化―1 還原劑，加入還原劑摩爾量為M元素的1. 2 2. 5倍，滴加速度為40滴· mirT1，反應20飛0 min,製得M納米催化劑溶膠，然後抽濾，洗滌，得M納米粒子；(2)將上述步驟(1)中的M納米粒子重新溶於溶劑中，攪拌下加入濃度為0.5^5g/L 的穩定劑，通入氮氣並攪拌30分鐘，再按M、Au原子摩爾比為0. 5^2. 0 1的比例加入濃度為0. 3g/L氯金酸的四氫呋喃溶液，在6(T70°C溫度下攪拌並持續通入氮氣，然後以2(Γ30 滴^irT1的速度滴加濃度為0. 1 mol -L"1的還原劑，還原劑與金原子的摩爾比為2. 5:1，在 6(T70°C溫度下繼續攪拌反應2h，製得納米催化劑溶膠，然後離心分離，用蒸餾水、無水乙醇交替洗滌，真空50°C乾燥18小時，管式爐氬氣氣氛中30(T40(TC熱處理廣3h，研磨即可得到粉末狀M-Au核殼結構納米粒子催化劑。
3.如權利要求2所述的方法，所述M-鹽為NiCl2· 6H20、CoCl2 · 6H20、Cu(NO3) · 3H20、 H2PtCl6 · 6H20、PdCl2 · 2H20 和 Pd(NO3)2 · 2H20 中的一種。
4.如權利要求2所述的方法，所述M-鹽在溶劑中的濃度為5 30mmol/L。
5.如權利要求2所述的方法，所述溶劑為乙二醇、水、四氫呋喃、異丙醇和乙醇中的一種。
6.如權利要求2所述的方法，所述穩定劑為聚乙烯砒咯烷酮(PVP)、四辛基溴化銨、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一種。
7.如權利要求2或6所述的方法，所述穩定劑在溶劑中濃度為0.5 5g/L。
8.如權利要求2所述的方法，所述還原劑為水合胼、三乙基硼氫化鋰和硼氫化鈉中的一種。
9.如權利要求2所述的方法，所述溶液的pH值以1mol · Γ1 NaOH溶液調節到13。
全文摘要
一種直接硼氫化物燃料電池陽極催化劑及其製備方法，所述催化劑是由內核為M、外殼為Au的核殼結構Mcore-Aushell納米複合粒子，核殼粒子的粒徑10~50nm；所述方法是將M-鹽與穩定劑依次加入溶劑中，通氮氣攪拌後加熱，再通氮氣攪拌並滴加還原劑反應，得M納米催化劑溶膠，後抽濾洗滌，得M納米粒子；其次再將M納米粒子溶於溶劑中，攪拌下加入穩定劑通入氮氣，再加入氯金酸四氫呋喃溶液，再通氮氣，滴加還原劑反應，製得納米催化劑溶膠，分離後洗滌，真空乾燥，研磨製得粉末狀M-Au核殼結構納米粒子催化劑。本發明所用的直接硼氫化物燃料電池核殼結構陽極催化劑對BH4-氧化活性高，析氫少，提高了燃料利用率。
文檔編號B01J23/89GK102380400SQ201110284758
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者劉世斌, 衛國強, 張忠林, 武愛蓮, 段東紅 申請人:太原理工大學