本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種PdAg/TiO2納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，產(chǎn)品由TiO2納米管與納米PdAg組成；包括TiO2納米管的制備、TiO2納米管分散液制備、制備Pd/TiO2等步驟。本發(fā)明專利技術(shù)以PdAg復(fù)合提高TiO2的導(dǎo)電性和TiO2對甲醇的催化性能，甲醇氧化產(chǎn)生的CO等中間產(chǎn)物被吸附、轉(zhuǎn)移到復(fù)合催化劑表面，并被直接深度氧化為最終產(chǎn)物CO2，由于PdAg的價格遠低于Pt、Ru等貴金屬，且在催化劑中用量較小，因此可以大大提高催化劑對甲醇的催化氧化性能，降低催化劑的成本，提高催化劑的抗CO毒化能力。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及ー種直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法。
技術(shù)介紹
直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)具有能耗少、能量密度高、甲醇來源豐富、價格便宜、系統(tǒng)簡單、運行便捷和噪聲低等優(yōu)點，被認為是未來汽車動力和其它交通工具最有希望的化學(xué)電源，引起人們的廣泛關(guān)注。DMFC最關(guān)鍵的材料之ー是電極催化劑，它直接影響電池的性能、穩(wěn)定性、使用壽命及制造成本。貴金屬Pt在低溫條件下(小于80°C)具有優(yōu)異的催化性能，目前DMFC的電極催化劑均以Pt為主要成分，其中PtRu催化劑比純Pt具有更強的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被認為是目前DMFC最佳的催化劑，但是由于其價格昂貴，在DMFC中的利用率還達不到商業(yè)化的要求。人們進行 了大量研究制備多元復(fù)合催化劑以提高其催化活性，提高抗CO毒化能力。如有報道制備了PtRuTiOx/C和Au/Ti02PtRu催化劑，TiO2復(fù)合可以減少催化劑中貴金屬Pt的用量，提高催化性能和抗CO毒化能力，但以TiO2復(fù)合粉體為直接甲醇燃料電池陽極催化劑還未見報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種可降低催化劑成本，提高其催化活性和抗CO毒化能力的PdAg/Ti02納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是 ー種PdAg/Ti02納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，其特征是包括下列步驟 (1)TiO2納米管的制備將鈦酸丁酯溶于無水こ醇，攪拌下滴加無水こ醇、冰醋酸和去離子水的混合物，水解形成溶膠后繼續(xù)攪拌，待形成凝膠后靜置2-3天，80°C真空干燥8-10小時，得到的粉末研磨后在馬弗爐中400-600°C空氣焙燒3小時，制得TiO2納米粉末；上述鈦酸丁酷、無水こ醇、冰醋酸、去離子水的用量摩爾比為n欽酸丁酷n無水_ :n冰醋酸n去離子水=1:20 40:1 2· 5:2 6 ;將制得的TiO2納米粉末加入到回流冷卻裝置中，加入IOmoI/L的NaOH溶液，攪拌，加熱到120-150°C，回流24小吋，離心分離，用稀醋酸和去離子水洗滌6_8次至水呈中性，得到的粉末在馬弗爐中400-600で空氣焙燒3小時得TiO2納米管； (2)將TiO2納米管按10-20毫克/毫升的比例加入到こニ醇中，超聲分散均勻，得到TiO2納米管分散液；(3)將PdCl2溶解到こニ醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl2/こニ醇溶液； (4)按最后合成的催化劑WPdAg=l.5 °/Γ5%，摩爾比nPd:nAg=l:l的比例量取PdCl2/こニ醇溶液，超聲分散均勻后滴加到TiO2納米管分散液中，得到分散液；(5)將NaOH溶解到こニ醇中，配制成NaOH濃度為2mol/L的NaOHこニ醇溶液； (6)將配制的NaOHこニ醇溶液滴加到步驟(4)得到的分散液中，調(diào)節(jié)pH值為8.5-12,得到混合懸浮液； (7)將KBH4溶解到こニ醇中配制成KBH4濃度為O.2-0. 5mol/L的KBH4/こニ醇溶液； (8)在攪拌、惰性氣體保護、80-90°C下，向步驟(6)得到的混合懸浮液中滴加KBH4/乙ニ醇溶液，反應(yīng)2-6小時； (9)反應(yīng)完畢后過濾，去離子水洗滌至濾出液中無氯離子和硫酸根離子，80-120°C真空干燥，制得Pd/Ti02 ； (10)將制得的Pd/Ti02按10-20毫克/毫升的比例加入到こニ醇中，超聲分散均勻，得到Pd/Ti02分散液； (11)將AgNO3溶解到こニ醇中，形成10-20毫克Ag/毫升的AgNO3/こニ醇溶液； (12)按最后合成的催化劑WPdAg=l.5 °/Γ5%，摩爾比nPd:nAg=l: I的比例量取AgNO3/こニ醇·溶液，超聲分散均勻后滴加到Pd/Ti02分散液中，在攪拌、惰性氣體保護下，反應(yīng)2-6小時； (13)反應(yīng)完畢后過濾，去離子水洗滌，80-120°C真空干燥，制得PdAg/Ti02納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑。本專利技術(shù)以高比表面的TiO2納米管為載體與納米PdAg復(fù)合形成多元催化劑。PdAg復(fù)合提高TiO2的導(dǎo)電性和TiO2對甲醇的催化性能，甲醇氧化產(chǎn)生的CO等中間產(chǎn)物被吸附、轉(zhuǎn)移到復(fù)合催化劑表面，并被直接深度氧化為最終產(chǎn)物CO2,由于PdAg的價格遠低于Pt、Ru等貴金屬，且在催化劑中其用量較小，因此可以大大降低催化劑的成本，提高催化劑的抗CO毒化能力。下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進ー步說明。具體實施例方式實施例I : ー種PdAg/Ti02納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，包括下列步驟 (1)TiO2納米管的制備將鈦酸丁酯溶于無水こ醇，攪拌下滴加無水こ醇、冰醋酸和去離子水的混合物，水解形成溶膠后繼續(xù)攪拌，待形成凝膠后靜置2-3天，80°C真空干燥8-10小時，得到的粉末研磨后在馬弗爐中400-600°C (例400で、500で、600で)空氣焙燒3小時，制得TiO2納米粉末；上述鈦酸丁酷、無水こ醇、冰醋酸、去離子水的用量摩爾比為ηιλ酸丁酷:η 無水乙醇η 冰醋酸η 去離子水=1:20 40:1 2. 5:2 6 (例 1:20:2: 4、1:30:1: 6、1:40:2. 5:2)；將制得的TiO2納米粉末加入到回流冷卻裝置中，加入10mol/L的NaOH溶液，攪拌，加熱到120-150°C，回流24小時，離心分離，用稀醋酸(3-5%質(zhì)量濃度)和去離子水洗滌6_8次至水呈中性，得到的粉末在馬弗爐中400-600 V (例400で、500で、600で)空氣焙燒3小時得TiO2納米管； (2)將TiO2納米管按10-20暈克/暈升(例10暈克/暈升、15暈克/暈升、20暈克/毫升)的比例加入到こニ醇中，超聲分散均勻，得到TiO2納米管分散液； (3)將PdCl2溶解到こニ醇中，形成10-20毫克Pd/毫升(例10毫克Pd/毫升、15毫克Pd/毫升、20毫克Pd/毫升)的PdCl2/こニ醇溶液； (4)按最后合成的催化劑WPdAg=l.5 %，摩爾比nPd:nAg=l: I的比例量取PdCl2/こニ醇溶液，超聲分散均勻后滴加到TiO2納米管分散液中，得到分散液； (5)將NaOH溶解到こニ醇中，配制成NaOH濃度為2mol/L的NaOHこニ醇溶液；(6)將配制的NaOHこニ醇溶液滴加到步驟(4)得到的分散液中，調(diào)節(jié)pH值為8.5-12(例8. 5、10、12)，得到混合懸浮液； (7)將KBH4溶解到こニ醇中配制成KBH4濃度為O.2-0. 5mol/L(例O. 2 mol/L、0. 3 mol/L、0. 5 mol/L)的 KBH4/ こニ醇溶液； (8)在攪拌、惰性氣體保護、80-90°C下，向步驟(6)得到的混合懸浮液中滴加KBH4/乙ニ醇溶液，反應(yīng)2-6小時(例2h、4h、6h); (9)反應(yīng)完畢后過濾，去離子水洗滌至濾出液中無氯離子和硫酸根離子，80-120°C(例800C、IOO0C、120。。)真空干燥，制得 Pd/Ti02 ； (10)將制得的Pd/Ti02按10-20暈克/暈升(例10暈克/暈升、15暈克/暈升、20暈克/毫升)的比例加入到こニ醇中，超聲分散均勻，得到Pd/Ti02分散液； (11本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種PdAg/TiO2納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，其特征是：包括下列步驟：（1）TiO2納米管的制備：將鈦酸丁酯溶于無水乙醇，攪拌下滴加無水乙醇、冰醋酸和去離子水的混合物，水解形成溶膠后繼續(xù)攪拌，待形成凝膠后靜置2？3天，80℃真空干燥8？10小時，得到的粉末研磨后在馬弗爐中400？600℃空氣焙燒3？小時，制得TiO2納米粉末；上述鈦酸丁酯、無水乙醇、冰醋酸、去離子水的用量摩爾比為：n鈦酸丁酯：n無水乙醇：n冰醋酸：n去離子水=1:20~40:1~2.5:2~6；將制得的TiO2納米粉末加入到回流冷卻裝置中，加入10mol/L的NaOH溶液，攪拌，加熱到120？150℃，回流24？小時，離心分離，用稀醋酸和去離子水洗滌6？8次至水呈中性，得到的粉末在馬弗爐中400？600？℃空氣焙燒3？小時得TiO2納米管；（2）將TiO2納米管按10？20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超聲分散均勻，得到TiO2納米管分散液；（3）將PdCl2溶解到乙二醇中，形成10？20毫克Pd/毫升的PdCl2/乙二醇溶液；（4）按最后合成的催化劑WPdAg=1.5？%~5%，摩爾比nPd:nAg=1:1的比例量取PdCl2/乙二醇溶液，超聲分散均勻后滴加到TiO2納米管分散液中，得到分散液；（5）將NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH濃度為2mol/L的NaOH乙二醇溶液；（6）將配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步驟（4）得到的分散液中，調(diào)節(jié)pH值為8.5？12，得到混合懸浮液；（7）將KBH4溶解到乙二醇中配制成KBH4濃度為0.2？0.5mol/L的KBH4/乙二醇溶液；（8）在攪拌、惰性氣體保護、80？90℃下，向步驟（6）得到的混合懸浮液中滴加KBH4/乙二醇溶液，反應(yīng)2？6小時；（9）反應(yīng)完畢后過濾，去離子水洗滌至濾出液中無氯離子和硫酸根離子，80？120℃真空干燥，制得Pd/TiO2；（10）將制得的Pd/TiO2按10？20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超聲分散均勻，得到Pd/TiO2分散液；（11）將AgNO3溶解到乙二醇中，形成10？20毫克Ag/毫升的AgNO3/乙二醇溶液；（12）按最后合成的催化劑WPdAg=1.5？%~5%，摩爾比nPd:nAg=1:1的比例量取AgNO3/乙二醇溶液，超聲分散均勻后滴加到Pd/TiO2分散液中，在攪拌、惰性氣體保護下，反應(yīng)2？6小時；（13）反應(yīng)完畢后過濾，去離子水洗滌，80？120℃真空干燥，制得PdAg/TiO2納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑。...
【技術(shù)特征摘要】
1.ー種PdAg/Ti02納米管直接甲醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，其特征是包括下列步驟 (1)TiO2納米管的制備將鈦酸丁酯溶于無水こ醇，攪拌下滴加無水こ醇、冰醋酸和去離子水的混合物，水解形成溶膠后繼續(xù)攪拌，待形成凝膠后靜置2-3天，80°C真空干燥8-10小時，得到的粉末研磨后在馬弗爐中400-600°C空氣焙燒3小時，制得TiO2納米粉末；上述鈦酸丁酷、無水こ醇、冰醋酸、去離子水的用量摩爾比為n欽酸丁酷n無水_ :n冰醋酸n去離子水=1:20 40:1 2· 5:2 6 ;將制得的TiO2納米粉末加入到回流冷卻裝置中，加入IOmoI/L的NaOH溶液，攪拌，加熱到120-150°C，回流24小吋，離心分離，用稀醋酸和去離子水洗滌6_8次至水呈中性，得到的粉末在馬弗爐中400-600で空氣焙燒3小時得TiO2納米管； (2)將TiO2納米管按10-20毫克/毫升的比例加入到こニ醇中，超聲分散均勻，得到TiO2納米管分散液； (3)將PdCl2溶解到こニ醇中，形成10-20毫克Pd/毫升的PdCl2/こニ醇溶液； (4)按最后合成的催化劑WPdAg=l.5 °/Γ5%，摩爾比nPd:nAg=l:l的比例量取PdCl2/こニ醇溶液，超聲分散均勻后滴加到TiO2納米管分散液中，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱昌來，鞠劍峰，汪冬庚，章琴，賀小琴，張?zhí)煲?/a>，
申請(專利權(quán))人：南通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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