专利名称：微波有机溶胶法制备燃料电池碳载铂基电催化剂的方法
技术领域：
本发明属于燃料电池电催化剂领域，具体涉及微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法。
背景技术：
燃料电池是一种不经过化学燃烧，通过电极反应方式将化学能转变为电能的发电装置。燃料电池作为一种新型化学电源，成为继火电，水电与核电之后的第四种发电方式。 燃料电池受到世界各国高度重视，各国纷纷投入巨资开发研究，以实现其商业化和普及化。在燃料电池中，电催化剂扮演着电化学反应“工厂”的作用，是电池中的核心材料， 电催化剂的研制是燃料电池的关键之一。目前，燃料电池广泛采用的催化剂是Pt及其合金催化剂，提高Pt的利用率是催化剂研究的主要问题，催化剂的微观形貌和状态，包括催化剂的颗粒尺寸、均勻度、分散性是影响Pt利用率和催化剂催化活性的主要因素。催化剂的颗粒尺寸、均勻度、分散性与制备方法密切相关，采用不同的制备方法， 催化剂的形貌状态有很大的不同，从而对催化剂活性产生很大影响。如浸渍还原法，该方法主要是直接采用XC-72碳黑或经过预处理的碳黑做载体，浸渍在贵金属前驱体溶液中， 调节PH值，通过搅拌，超声，干燥后，在一定温度下通吐还原，即可制得碳载钼基催化剂。 如 Cui,Z, C. 等(Highly active PtRu catalysts supported on carbon nanotubes prepared by modified impregnation method for methanol electro-oxidation ,Electrochim. Acta. , 2008，53(27) : 7807-7811)报道了用浸渍还原制备 PtRu/C， Pt-Ru 颗粒的粒径小到大约 2.7 nm, Kawaguchi, T, W.等(Particle growth behavior of carbon-supported Pt, Ru, PtRu catalysts prepared by an impregnation reductive-pyrolysis method for direct methanol fuel cell anodes , J. Catal., 2005，229(1) : 176-184)则采用Pt(NH3)2(NO2)2和Ru (NO3) 3为前驱体，用浸渍还原法制备了碳载钼催化剂。此方法虽然简单，可是制得的催化剂分散性较差，金属粒子粒径范围较宽，粒径不易控制，对于制备高金属负载量的催化剂，问题更明显。申请公布号为CN 1962053A的专利申请文件公开了一种分次还原沉积Pt催化剂的方法，该方法首先将碳载体溶于乙二醇中，然后通过回流分步将Pt沉积在载体上，此法包含工序较多，工艺复杂，并且得到的Pt颗粒偏大，有3 4nm。申请公布号为CN101912778A的专利申请文件公开了一种燃料电池碳载Pt-M催化剂的制备方法。主要方法是将KPtCl6. 6H20和另一种金属前驱体化合物用醇溶解后，浸至载体碳上，微波脱水，再使用还原剂还原，洗涤，过滤，干燥。该方法制备的催化剂粒径较小， 抗CO中毒能力强，但是该方法仅限于制备低金属负载量的催化剂，不太适合于高金属负载量的催化剂。美国专利US20080020924A1公开了一种燃料电池二元或多元阳极催化剂的制备方法，该法在乙二醇中加入导电炭黑和贵金属前驱体，加入NaHSO3，用碱调节pH形成反应液，微波辐射下反应，过滤洗涤干燥得PtRu/C和PtRuI h/C催化剂。对于两种催化剂活性组分平均粒径分别为3. 5nm和3. 7nm，但是颗粒度分布不够均勻。美国专利US20110036202A1公开了一种用于直接甲醇燃料电池的钼黑催化剂的制备方法。该法首先在乙二醇或乙醇溶剂体系中制备出Pt溶胶，然后用复合溶剂(乙二醇 /丙酮、乙二醇/戊烷、乙二醇/甲苯)将反应后的含有Pt溶胶的溶液混合，离心，再用复合溶剂混合离心后的Pt溶胶，再离心，总共重复六次，干燥得催化剂。此法制备的钼黑催化剂粒径小，为2. 2nm左右，但是此法操作繁琐，耗时，并且需使用有毒的复合溶剂，会造成环境污染，不适合工业生产。此外，离子交换法、金属络合物胶体法也是制备碳载钼基催化剂的方法，但是都在不同程度上存在着工艺复杂，不易控制，不利于大量生产的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法，该方法成本低，制备方法简单、高效，所制备的催化剂颗粒小且粒径分布均勻，易于大量生产。本发明的方法可以合成高负载量的碳载钼基复合催化剂，钼的负载量可以达到 50% (质量分数)。本发明通过以下技术方案实现
(1)在室温下将XC-72碳粉和丙酮溶液按照1:30 1 :50的质量比混合并搅拌，再抽滤并用去离子水将滤饼洗涤干净后真空烘干，将烘干后的滤饼加入到硝酸溶液和过氧化氢溶液体积比为2 1 5 1的混合溶液中，在70°C 90°C回流8小时 12小时，得回流反应液，将回流反应液过滤并用去离子水洗涤滤饼，至检测滤液呈中性为止，然后将滤饼在真空下烘干，冷却后研磨得到预处理的XC-72碳粉；
(2)将络合剂加入到醇类还原剂中，充分搅拌，得溶解液；所述络合剂为柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、酒石酸钠或乙二胺四乙酸；所述醇类还原剂为乙二醇、丙三醇或丙二醇；
(3)向步骤(2)所得的溶解液中滴加含贵金属前驱体的溶液，并搅拌得混合液；所述贵金属前驱体中的贵金属质量占碳载钼基电催化剂总质量的20% 60% ；所述贵金属前驱体是 H2PtCl6 · 6H20、RuCl3 和 PdCl2 的一种以上；
(4)向步骤(3)所得的混合液中加入步骤(1)得到的预处理的XC-72碳粉，并搅拌得混合溶液；所述碳粉与混合液中贵金属的摩尔比为1 :0. 015 1 :0. 086 ；
(5)向步骤(4)所得的混合溶液中加入KOH-醇溶液或NaOH-醇溶液，并调节pH值为 8 10，得混合液；
(6)将步骤(5)所得的混合液置于微波炉中进行微波加热，调节微波功率为400W 1000W，加热50s 20min后得反应液；待反应液冷却至室温后，调节pH为3 5，进一步超声振荡以破胶；
(7)将经步骤(6)处理后的反应液抽滤，并用去离子水洗涤滤饼，至检测洗涤废液中无氯离子为止，将所得滤饼真空干燥，冷却后研磨，得到固体粉末；
(8)将步骤(7)所得固体粉末进行热处理活化，最后得到碳载钼基电催化剂。步骤(1)所述硝酸溶液的质量分数为5% 15%，过氧化氢溶液的质量分数为 10% 15% O
所述KOH-醇溶液或NaOH-醇溶液中KOH或NaOH的质量浓度均为5% 10% ；其醇
溶液中的醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇。为进一步实现本发明，步骤(6)所述微波加热时带有回流搅拌装置。为进一步实现本发明，步骤(6)所述反应液超声振荡处理功率为210 300W，超声时间为0. 5 1. 5小时。步骤(8)所述热处理活化可以为单步热活化，也可以为两步或者三步热活化，具体为
单步热活化在氮气气氛下于110°c 350°C热处理活化3 5小时。两步热活化先在氮气下于100°C 300°C活化3小时 5小时，然后在氮气氢气混合气氛下于80°C 120°C，活化1小时 1. 5小时。三步热活化在氮气下于100°C 350°C活化2小时 3小时，然后依次在含氮气氧气混合气氛下于100°C 150°C活化0. 5小时 1小时、氮气氢气混合气氛下于80°C 100°C活化1小时 1. 5小时。所述的氮气与氢气(或氧气)的体积比为7 :1 9 :1。与现有技术相比，本发明具有以下优点
(1)本发明使用有机醇做溶剂，使用容易去除的物质作络合剂，可制得颗粒度小，分散均勻的碳载钼基催化剂；
(2)本发明的方法可以合成高负载量的碳载钼基催化剂，金属负载量可达60%，钼的负载量可以达到50% (质量分数)；
(3)本发明结合了微波法和有机溶胶法的优点，能够较精确控制合成粒子的粒径和形状；微波加热将微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度短时间(几秒)升高，产生热化和膨化一系列物化过程而达到均勻加热，具有快速，节能，高效的特点。
图1是本发明实施例1中制备的20%的Pt/C催化剂的XRD谱图； 图2是本发明实施例2中制备的30%的Pt/C催化剂的透射电镜图； 图3 (a)是本发明实施例3中40%Pt/C催化剂的低倍透射电镜图3 (b)是本发明实施例3中40%Pt/C催化剂的高倍透射电镜图； 图4是本发明实施例5中40%Pt/C催化剂与Johnson Matthey (JM)商业40%Pt/C催化剂在0. 5mol/lH2S04溶液中的循环伏安曲线图5是本发明实施例5中40%Pt/C催化剂与Johnson Matthey商业40%Pt/C催化剂的甲醇氧化性能比较图6是本发明实施例5中40% Pt/C催化剂与Johnson Matthey商业40%Pt/C催化剂作为阴极催化剂的单电池测试性能比较图7是本发明实施例6中40%的PtRu/C催化剂的XRD谱图； 图8是本发明实施例7中60%的PtRu/C催化剂的甲醇氧化图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作详细说明，但不限于此。
实施例1
(1)将XC-72碳粉(美国Carbot公司)和丙酮溶液室温下搅拌，抽滤并用去离子水将滤饼洗涤干净后真空烘干，将烘干后的滤饼加入到质量分数分别为10%的HNO3溶液和H2A溶液的混合溶液中，在70°C下回流他，得回流反应液，将回流反应液过滤并用去离子水洗涤滤饼，至滤液呈中性为止，将过滤所得滤饼在真空下烘干，冷却后研磨得到预处理的碳粉； HNO3溶液和H2A溶液的体积比为2:1;
(2)将0.151g的柠檬酸钠加入到乙二醇中，搅拌至柠檬酸钠溶解，得到溶解液；溶解液中柠檬酸钠浓度为7. 54g/l ；
(3)向步骤(2)的溶解液中滴加H2PtCl6浓度为0.02g/ml的H2PtCl6的乙二醇溶液 6. 6細1，得到混合液，所得混合液中&PtCl6的浓度为5. 32g/ml ；
(4)向步骤(3)的混合液中加入0.2g步骤(1)预处理的碳粉，Pt与C摩尔比为0. 015 1，充分搅拌并超声溶解得到混合溶液；
(5)向步骤(4)得到的混合溶液中加入质量浓度为5%的KOH的乙二醇溶液，得到混合液，调节混合液PH到10 ；
(6)将步骤(5)得到的混合液置于带有回流搅拌装置的微波炉中，微波功率400W，微波反应50s后得到反应液；冷却反应液，用质量浓度为5%的HNO3调节反应液的pH为3后，将反应液在2IOW超声功率下进行超声0. 5小时以破胶；
(7)抽滤破胶处理过得反应液，用去离子水洗涤抽滤后得到的滤饼，直到检测洗涤废液中没有氯离子为止，将滤饼在80°C下真空干燥，冷却后研磨即得到固体粉末；
(8)将步骤(7)得到的固体粉末在氮气气氛下于110°C条件下活化处理5小时，得到Pt 质量分数为20%的Pt/C催化剂，表示为20%Pt/C催化剂。对上述20%Pt/C催化剂进行XRD图谱分析，由图1可以看出，本实施例制备的 20%Pt/C催化剂活性组分钼全部为面心立方结构，按照谢乐公式计算粒径小于2. 2nm。实施例2
(1)将XC-72碳粉和丙酮溶液室温下搅拌，抽滤并用去离子水将滤饼洗涤干净后真空烘干，将烘干后的滤饼加入到质量分数为5%願03和15% 的混合溶液中，90°C下回流得回流反应液，将回流反应液过滤并用去离子水洗涤滤饼，至滤液为中性为止，将所得滤饼再真空下烘干，冷却后研磨得到预处理的碳粉；HNO3和H2A的体积比为5:1;
(2)将0.316g的柠檬酸钠加入到乙二醇中，搅拌至柠檬酸钠溶解，得到溶解液；溶解液中柠檬酸钠浓度为15. 78g/l ；
(3)向步骤(2)的溶解液中滴加H2PtCl6浓度为0.02g/ml的H2PtCl6的乙二醇溶液 11. :3ml，得到混合液，所得混合液中&PtCl6的浓度为7. 98g/ml, H2PtCl6与柠檬酸钠摩尔比为 2. 5 :1 ；
(4)向步骤(3)的混合液中加入0.2g步骤(1)预处理的碳粉，Pt与C摩尔比为0. 026 1，充分搅拌并超声溶解得到混合溶液；
(5)向步骤(4)得到的混合溶液中加入质量浓度为5%的KOH的乙二醇溶液，得到混合液，调节混合液PH到9 ；
(6)将步骤(5)得到的混合液置于带有回流搅拌装置的微波炉中，微波功率400W，微波反应Imin后得到反应液；冷却反应液，用质量浓度为5%的HNO3调节反应液的pH为4后，将反应液在2IOW超声功率下进行超声0. 5小时以破胶；
(7)抽滤破胶后的反应液，用去离子水洗涤抽滤所得到的滤饼，直到检测洗涤废液中没有氯离子为止，将滤饼在80°C下真空干燥，冷却后研磨即得到固体粉末；
(8)将步骤(7)得到的固体粉末先在氮气气氛中于100°C条件下活化处理4小时，再在氮气氢气(体积比为7 :1)混合气氛下80°C活化处理1小时，得到质量分数为30%的Pt/C催化剂，表示为30%Pt/C催化剂。图2的透射电镜图显示，该实施例所制备的催化剂的粒径约为2. 2nm。实施例3
(1)将XC-72碳粉和丙酮溶液室温下搅拌，抽滤并用去离子水将滤饼洗涤干净后真空烘干，将烘干后的滤饼加入到质量分数为15%的HNO3溶液和10%的H2O2溶液的混合溶液中， 80°C下回流反应10h，得回流反应液，将回流反应液过滤并用去离子水洗涤滤饼，至滤液呈中性为止，将所得滤饼在真空下烘干，冷却后研磨得到预处理的碳粉；HNO3溶液和H2A溶液的体积比为4:1 ；
(2)将0.602g的柠檬酸钠加入到乙二醇中，搅拌至其溶解得到溶解液；溶解液中柠檬酸钠浓度为12. 04g/l ；
(3)向步骤(2)的溶解液中滴加浓度为0.04g/ml的H2PtCl6的乙二醇溶液8. 85ml，得到混合液，混合液中KPtCl6的浓度为7g/ml，H2PtCl6与柠檬酸钠摩尔比为3:1;
(4)向步骤(3)的混合液中加入0.2g步骤(1)预处理的XC-72碳粉，Pt与C摩尔比为 0. 04 :1，充分搅拌并超声溶解得到混合溶液；
(5)向步骤(4)得到的混合溶液中加入质量浓度为10%的KOH的乙二醇溶液，得到混合液，调节混合液PH到8 ；
(6)将步骤(5)得到的混合液置于带有回流搅拌装置的微波炉中，微波功率400W，微波反应aiiin后得到反应液；冷却反应液，用质量浓度为5%的HNO3调节反应液的pH为4后， 将反应液在MOW超声功率下进行超声0. 7小时以破胶，；
(7)再抽滤破胶处理后的反应液，用去离子水洗涤抽滤后得到的滤饼，直到检测洗涤废液中没有氯离子为止，将滤饼在80°C下真空干燥，冷却后研磨即得到固体粉末；
(8)将步骤(7)得到的固体粉末在氮气气氛中200°C处理4小时，再在氮气氢气(体积比为9 :1)的混合气氛中100°C下处理1小时，得到质量分数为40%的Pt/C催化剂，表示为 40%Pt/C催化剂。由图3 (a)和图3 (b)催化剂的透射电镜图片可以发现催化剂活性组分高度分散在碳载体上，粒径均勻，约为2. 5nm。实施例4 制备步骤如下
(1)与实施例3相同，制得预处理的XC-72碳粉；
(2)将柠檬酸0.82g溶于乙二醇和丙三醇的混合溶液中，得到溶解液；
(3)向溶解液中加入22.13ml浓度为0. 04g/l H2PtCl6的乙二醇溶液，得到混合液，混合溶液中柠檬酸与H2PtCl6摩尔比为2.51；
(4)向上述混合液中加入0.5g预处理的XC-72碳粉，充分搅拌得到混合溶液；混合溶液中Pt与C摩尔比为0.016 1 ；(5)向上述混合溶液液中加入质量浓度为5%的NaOH的乙二醇溶液，调节pH到10；
(6)是将步骤(5)调节pH后的混合溶液置于微波炉中，调节微波功率400W，加热时间 120s得到反应液，反应结束后冷却反应液，再用质量浓度为5%的HNO3水溶液调节pH为4 后，将反应液在MOW超声功率下进行超声0. 5小时以破胶；
(7)抽滤经破胶处理过的反应液，用去离子水洗到滤液中没有氯离子，将滤饼在80°C下真空干燥，研磨得到固体粉末；
(8)将步骤(7)得到的固体粉末在氮气气氛中300°C处理3小时，得到质量分数为40% 的Pt/C催化剂，表示为40%Pt/C催化剂。 由图4可以看出本发明制备的催化剂甲醇氧化质量比活性0. BOAmg-1Pt，优于 Johnson Matthey40%Pt/C 催化剂。实施例5
XC-72碳粉的预处理同实施例3的步骤(1)，然后将酒石酸1. 28g于乙二醇和丙二醇的混合溶剂中，搅拌超声，再滴加浓度为0. 04g/l H2PtCl6的乙二醇溶液44. 25ml，超声，然后加入Ig预处理过的XC-72碳粉，Pt与C摩尔比为0. 04 :1，调节pH为10，得到混合溶液；然后将调节PH值后的混合溶液置于微波炉中，调节微波功率500W，加热时间220s得反应液， 反应后冷却反应液，用质量浓度为5%的HNO3水溶液调节pH为5后，在MOW超声功率下超声1. 5小时以破胶，抽滤破胶处理后的反应液，用去离子水洗涤滤饼至滤液中没有氯离子， 将滤饼在80°C下真空干燥并研磨，研磨后的粉末首先在氮气气氛下处理3小时，然后在氮气-氧气(体积比为8 1)的混合气氛中处理30min，最后在氮气-氢气(体积比为9 1)的混合气氛中处理1小时，温度均为100°C，得到质量分数为40%的Pt/C催化剂。图4催化剂的氢的吸脱附曲线可以计算催化剂活性比表面积，经计算，本实施例中40%的Pt/C催化剂的活性比表面积为104m2/g，图5催化剂对甲醇的氧化质量比活性为 0. 48A Hig-1Pt,高于Johnson Matthey同类产品，图6的催化剂作为阴极催化剂的单电池测试显示，在电池工作电压为0. 7V时，膜电极电流密度为630 mAcm_2，优于Johnson Matthey 同类商业催化剂。实施例6
XC-72碳粉的预处理步骤同实施例2，然后是将酒石酸钠2. 28g溶于到乙二醇中，然后加入质量浓度为40g/l H2PtCl6乙二醇溶液14. 57ml和质量浓度为20g/l的RuCl3溶液 11. 65ml，其中摩尔比Pt =Ru=I :1，充分搅拌后再加入500mg预处理过的XC-72碳粉，充分搅拌得到混合溶液，其中摩尔比Pt =Ru :C=0. 027 :0. 027:1 ；将混合溶液置于微波炉中，调节微波功率700W，加热时间IOmin得到反应液，冷却后反应液pH值的调节、超声破胶、反应液抽滤及滤饼洗涤与干燥研磨步骤及条件均与实施例2相同；干燥研磨后粉末在300°C氮气下处理3小时，再在120°C氮气-氢气的混合气中处理1小时，得到金属(Pt+Ru)质量分数为 40%的PtRu/C催化剂，表示为40%的PtRu/C催化剂。其中，Pt质量分数为26%，Ru质量分数为14%。由图7的PtRu/C的XRD谱图上，观察不到Ru的衍射峰，但可以观察到Pt的衍射峰发生了正向位移，说明Ru进入了 Pt晶格形成了 PtRu合金。实施例7
XC-72碳粉的预处理与实施例2相同，然后将柠檬酸钠1. 96g溶于乙二醇溶液后，再加入质量浓度为40g/l H2PtCl6乙二醇溶液17. 25ml和质量浓度为20g/l的RuCl3溶液 13. 7ml，摩尔比Pt =Ru=I :1，充分搅拌后再加入Ig预处理过的XC-72碳粉，充分搅拌得到混合溶液，其中摩尔比Pt =Ru :C=0. 032 :0. 032:1 ；将混合溶液置于微波炉中，调节微波功率 1000W,加热时间15min得到反应液，反应液的冷却及其pH值的调节均与实施例2相应的步骤相同，然后将调节PH值后的反应液在300W超声功率下超声1小时以破胶，破胶后的抽滤及滤饼洗涤与干燥研磨操作同实施例2相应步骤的操作；研磨后固体粉末在氮气气氛下于 350°C条件下活化处理3小时，得到金属(Pt+Ru)质量分数为60%的PtRu/C催化剂，表示为 60%的PtRu/C催化剂。其中，Pt质量分数为50%，Ru质量分数为10%，
由图8可以看出本发明制备的催化剂对甲醇的氧化活性为0.63 A mpPt。
实施例8
XC-72碳粉的预处理同实施例2的步骤(1)。不同之处在于JfEDTAl. 06g溶于乙二醇中，再加入质量浓度为20g/l H2PtCl6乙二醇溶液3. 55ml和质量浓度为10g/l的PdCl2溶液11. 9ml，摩尔比Pt =Pd=I :3，充分搅拌后再加入Ig预处理过的)CC_72碳粉，摩尔比Pt Pd :C=0. 086 :0. 0258:1，充分搅拌得到混合溶液；将混合溶液置于微波炉中，调节微波功率 1000W，加热时间20min得到反应液；冷却反应液后其pH值的调节、反应液破胶、破胶后的抽滤与滤饼洗涤及其干燥研磨的操作条件均与实施例2相应的操作步骤相同，不同之处在于本实施例研磨后的粉末首先在350°C氮气下处理2小时，然后在氮气-氧气(体积比为9:1) 的混合气中处理60min，最后在氮气-氢气(体积比为8 :1)的混合气中处理1. 5小时，得到金属(Pt+Pd)质量分数为60%的PtPd/C催化剂，表示为60%的PtPd/C催化剂。其中，Pt质量分数为50%，Pd的质量分数为10%。
权利要求
1.微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法，其特征在于步骤如下(1)在室温下将XC-72碳粉和丙酮溶液按照1:30 1 :50的质量比混合并搅拌，再抽滤并用去离子水将滤饼洗涤干净后真空烘干，将烘干后的滤饼加入到硝酸溶液和过氧化氢溶液体积比为2 1 5 1的混合溶液中，在70°C 90°C回流8小时 12小时，得回流反应液，将回流反应液过滤并用去离子水洗涤滤饼，至检测滤液呈中性为止，然后将滤饼在真空下烘干，冷却后研磨得到预处理的碳粉；(2)将络合剂加入到醇类还原剂中，充分搅拌，得溶解液；所述络合剂为柠檬酸钠、柠檬酸、酒石酸、酒石酸钠或乙二胺四乙酸；所述醇类还原剂为乙二醇、丙三醇或丙二醇；(3)向步骤(2)所得的溶解液中滴加含贵金属前驱体的溶液，并搅拌得混合液；所述贵金属前驱体中的贵金属质量占碳载钼基电催化剂总质量的20% 60% ；所述贵金属前驱体是 H2PtCl6 · 6H20、RuCl3 和 PdCl2 的一种以上；(4)向步骤(3)所得的混合液中加入步骤(1)得到的预处理的碳粉，并搅拌得混合溶液；所述碳粉与混合液中贵金属的摩尔比为1 :0. 015 1 :0. 086 ；(5)向步骤(4)所得的混合溶液中加入KOH-醇溶液或NaOH-醇溶液，并调节pH值为 8 10，得混合液；(6)将步骤(5)所得的混合液置于微波炉中进行微波加热，调节微波功率为400W 1000W，加热50s 20min后得反应液；待反应液冷却至室温后，调节pH为3 5，进一步超声振荡以破胶；(7)将经步骤(6)处理后的反应液抽滤，并用去离子水洗涤滤饼，至检测洗涤废液中无氯离子为止，将所得滤饼真空干燥，冷却后研磨，得到固体粉末；(8)将步骤(7)所得固体粉末进行热处理活化，最后得到碳载钼基电催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所述硝酸溶液的质量分数为5% 15%，过氧化氢溶液的质量分数为10% 15%。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述KOH-醇溶液或NaOH-醇溶液中KOH或 NaOH的质量浓度均为5% 10%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述KOH-醇溶液或NaOH-醇溶液中的醇为乙二醇、丙二醇或丙三醇。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(6)所述微波加热时带有回流搅拌装置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)所述超声振荡的功率为210W 300W，超声时间为0. 5 1. 5小时。
7.根据权利要求1所述微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法，其特征在于步骤(8)所述热处理活化为氮气气氛下于110°C 350°C热处理活化3 5小时。
8.根据权利要求1所述微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法，其特征在于步骤(8)所述热处理活化为先在氮气下于100°C 300°C活化3小时 5小时，然后在氮气氢气混合气氛下于80°C 120°C，活化1小时 1. 5小时。
9.根据权利要求1所述微波有机溶胶法制备燃料电池碳载钼基电催化剂的方法，其特征在于步骤(8)所述热处理活化为先在氮气下于100°C 350°C活化2小时 3小时，然后依次在含氮气氧气混合气氛下于100°C 150°C活化0. 5小时 1小时、氮气氢气混合气氛下于80°C 100°C活化1小时 1. 5小时。
10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其特征在于所述氮气氧气混合气氛中氮气与氧气的体积比为7 :1 9 :1，氮气氢气混合气氛中氮气与氢气的体积比为7 :1 9 :1。
全文摘要
本发明提供了一种微波有机溶胶法制备燃料电池碳载铂基电催化剂的方法，是将金属前驱体溶液、络合剂加入到有机溶剂中，搅拌下加入经过预处理的载体碳粉材料，使最终制得的催化剂中活性组分的质量百分含量达到20～50%；用碱性溶液调节溶液的pH值至8以上，然后将混合液进行微波辐射加热反应，反应后加入酸性溶液调节pH值至低于5，反应液经超声破胶、抽滤、洗涤，至滤液检测无氯离子为止，滤饼干燥并研磨后，再经活化热处理得到碳载铂基电催化剂。本发明所制得的催化剂活性组分颗粒小，且高度分散高度分散在碳载体上，具有较高的活性，本发明的制备工艺简单、快速、成本低廉，易于实现批量工业化生产。
文档编号H01M4/92GK102327771SQ20111019648
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者刘宾, 廖世军, 曾建皇, 江沿源 申请人:华南理工大学