本發(fā)明涉及鉑黑的制備方法,具體涉及一種燃料電池用鉑黑的制備的方法。
背景技術(shù):
近年來(lái),對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑的研究相當(dāng)活躍,催化劑種類繁多,但就催化活性和穩(wěn)定性來(lái)說(shuō),最有實(shí)用前途的還是鉑基催化劑,鉑黑是燃料電池用常用的電催化劑。莊信萬(wàn)豐開(kāi)發(fā)的燃料電池用鉑黑催化劑在國(guó)內(nèi)外占有很大的市場(chǎng),但工藝技術(shù)嚴(yán)格保密。目前,有關(guān)鉑黑的制備方法公開(kāi)報(bào)道較少。中國(guó)專利cn102794171b公開(kāi)了一種一種犧牲氧化鎂載體制備鉑黑/鉑釕黑納米電催化劑的方法,包括催化劑前驅(qū)體-金屬羰基簇合物的合成、氧化鎂的注入、催化劑中間體的熱處理、氧化鎂的溶解以及催化劑后處理步驟,得到粒徑在2nm到20nm、且粒子大小分布窄的鉑黑/鉑釕黑納米電催化劑。清華大學(xué)的研究人員提出采用檸檬酸三鈉為穩(wěn)定劑和保護(hù)劑,在液相條件下以nabh4為還原劑制備了鉑黑催化劑,粒徑為3.7nm。福爾杰法、維爾施太滕法將氯鉑酸在堿性條件下采用甲醛還原制備出鉑黑。清華大學(xué)與中南大學(xué)的研究采用微乳法在正庚烷/tritonx-100/正己醇/水體系合成了一系列pt黑催化劑,平均粒徑可控制在2~4nm。熔融還原法是將氯鉑酸鹽中加入少量的水后,與nano3混合,升溫至500℃熔融,然后將熔融物倒入水中煮沸、洗滌,得到棕色pto2,再通過(guò)氫氣還原,得到鉑黑。中國(guó)專利公開(kāi)了一種鉑黑的制備方法(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310396095.9),將石墨化氮化碳g-c3n4溶解在去離子水中,超聲分散,調(diào)節(jié)溶液的ph值至3~5,通入氮?dú)?,同時(shí)加入氯鉑酸溶液,利用氙燈光源進(jìn)行紫外光光照,產(chǎn)物煅燒后獲得鉑黑,尺寸大多在10nm左右。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)燃料電池用鉑黑現(xiàn)有制備技術(shù)存在的問(wèn)題,提出了一種大比表面積的鉑黑的制備方法,采用真空熔煉-水淬-硝酸溶銅等工藝制備大比表面積鉑黑。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案:
(1)真空熔煉:將金屬銅與金屬鉑按一定的摩爾比加入到氧化鋁坩堝中,置于真空高頻爐中進(jìn)行熔煉;
(2)水淬:將步驟(1)所得的混合金屬熔體快速倒入水中進(jìn)行水淬;
(3)酸溶:將步驟(2)所得的固體產(chǎn)物采用硝酸攪拌溶解,使銅充分溶出;
(4)洗滌、干燥:將步驟(3)所得酸不溶物充分洗滌、干燥后,獲得鉑黑粉末產(chǎn)品。
本發(fā)明有益效果:本發(fā)明采用真空熔煉、水淬、酸溶等聯(lián)合的方法制備鉑黑,高溫熔體通過(guò)水淬急劇冷卻,避免了冷卻過(guò)程有序相——銅-鉑連續(xù)固溶體合金的形成,形成易于酸溶的無(wú)序相產(chǎn)物,再通過(guò)酸溶,使銅充分溶出,產(chǎn)物采用去離子水、無(wú)水乙醇、丙酮充分洗滌多次,然后通過(guò)真空干燥或惰性氣體流干燥,防止了鉑黑粉末團(tuán)聚問(wèn)題,獲得分散性好的鉑黑產(chǎn)品。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單,易于實(shí)施,鉑黑的比表面積大于30m2/g,適合用作燃料電池電催化劑。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明先后進(jìn)行過(guò)多次試驗(yàn),現(xiàn)舉一部分試驗(yàn)結(jié)果作為參考實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述及驗(yàn)證其效果。
實(shí)施例1,參見(jiàn)附圖1,將金屬銅(純度99.95%)與金屬鉑(純度99.95%)按摩爾比cu:pt=3:1加入到氧化鋁坩堝中,置于真空高頻爐中熔煉80min,將熔體快速倒入水中進(jìn)行水淬,分離出固體產(chǎn)物,然后將固體產(chǎn)物采用20%的硝酸攪拌溶解5h,使銅充分溶出,過(guò)濾分離后,依次采用去離子水、無(wú)水乙醇、丙酮分別洗滌10次后,在50℃下采用真空干燥24h后,獲得鉑黑粉末產(chǎn)品,取樣測(cè)定其比表面積為30.7m2/g。
實(shí)施例2,參見(jiàn)附圖1,將金屬銅(純度99.95%)與金屬鉑(純度99.95%)按摩爾比cu:pt=5:1加入到氧化鋁坩堝中,置于真空高頻爐中熔煉60min,將熔體快速倒入水中進(jìn)行水淬,分離出固體產(chǎn)物,然后將固體產(chǎn)物采用30%的硝酸攪拌溶解6h,使銅充分溶出,過(guò)濾分離后,依次采用去離子水、無(wú)水乙醇、丙酮分別洗滌10次后,在50℃下在氮?dú)饬髦懈稍?h后,獲得鉑黑粉末產(chǎn)品,取樣測(cè)定其比表面積為31.8m2/g。
實(shí)施例3,參見(jiàn)附圖1,將金屬銅(純度99.95%)與金屬鉑(純度99.95%)按摩爾比cu:pt=5:1加入到氧化鋁坩堝中,置于真空高頻爐中熔煉60min,將熔體快速倒入水中進(jìn)行水淬,分離出固體產(chǎn)物,然后將固體產(chǎn)物采用20%的硝酸攪拌溶解8h,使銅充分溶出,過(guò)濾分離后,依次采用去離子水、無(wú)水乙醇、丙酮分別洗滌10次后,在50℃下采用真空干燥24h后,獲得鉑黑粉末產(chǎn)品,取樣測(cè)定其比表面積為32.2m2/g。