一种燃料电池阳极催化剂PdAu合金的制备方法及应用

本发明属于电化学，涉及燃料电池阳极催化剂的制备方法，尤其是具体涉及一种燃料电池阳极催化剂pdau合金的制备方法。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种将贮存在燃料中的化学能转化为电能的高效转换装置，不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，转换效率极高。直接乙二醇燃料电池(degfcs)作为质子交换膜燃料电池的一种，具有高能量密度/功率，低污染，体积更小，可在室温下运行等多项优势而备受关注。目前degfcs中使用的催化剂主要以pt基催化剂为主，但是pt的自然储量有限，价格也非常高，且易受到醇氧化co中间体的毒害，限制了degfcs的商业化进程。pd基催化剂具有和pt基催化剂相当的催化活性以及优于pt的稳定性和co耐受性。因此，pd基催化剂，尤其是pdau合金纳米催化剂，在degfcs的研究中受到了广泛关注。

2、阳极催化剂的性能是影响燃料电池性能的一个重要因素。尽管纳米催化剂具有优异的催化活性和选择性，但是其性能会受到其结构和形貌的影响。目前金属纳米催化剂的制备方法有很多，比如化学还原法、微乳液法、电化学法、射线辐照法、蒸发冷凝法、水热法、胶体法等。其中，化学还原法制备纳米材料具有操作简便、可控程度高、收率高、易分离和重现性高等优点，而且通过实验过程的调控可制得不同形貌和结构的金属纳米材料。因此，本发明利用化学还原法制备高活性的pdau合金催化剂具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对目前日益严重的环境污染和能源短缺问题，本发明提供了一种提高乙二醇催化氧化反应性能的催化剂制备方法，并应用于直接乙二醇燃料电池。本方法能改善乙二醇氧化反应动力学缓慢的问题，降低贵金属pd含量并节约成本，有效提高乙二醇氧化反应的电催化活性与稳定性。

2、本发明目的通过以下技术方案实现：

3、一种pdau合金催化剂的制备方法，所述的制备方法包括：将一定量的氯金酸和5ml超纯水依次加入到烧杯中搅拌均匀，然后加入一定摩尔比例(氯金酸和肌酸的比例为1∶2.5-1∶3.5)的肌酸搅拌1h，再加入一定摩尔比例(氯金酸和钯盐的比例为1∶6-1∶7.3)的钯盐(包括氯化钯、硫酸钯、硝酸钯中的一种)和3-8wt％pva溶液搅拌1h，调节ph至10-14，转移至高压釜中在160-200℃下反应3-9h，反应结束后离心洗涤数次得到pdau合金。

4、使用电化学工作站测试循环伏安曲线计算电化学活性，计时电流法测试电化学稳定性。

5、本发明方法的创新点：

6、(1)方法工艺操作简单易合成，在反应釜中通过一步水热还原法制备得到pdau合金催化剂，使用原料均为无(低)毒性试剂，且易于购买，反应危险性较低，产物绿色环保，重现性好，易于大规模制备。

7、(2)制备得到的pdau合金催化剂纯度较高，尺寸均一，对碱性条件下的乙二醇氧化展现出较为优异的电催化活性，具有十分广阔的能源应用前景。

技术特征：

1.一种燃料电池阳极催化剂pdau合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的氯金酸与肌酸的摩尔比为1∶2.5-1∶3.5。

3.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的钯盐为氯化钯、硝酸钯或硫酸钯。

4.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的氯金酸与钯盐的摩尔比为1∶6-1∶7.3。

5.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的pva溶液浓度为3-8wt％。

6.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的溶液ph值为10-14。

7.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的水热反应温度为160℃-200℃。

8.根据权利要求1所述的一种pdau合金催化剂的制备方法，其特征在于：所述的水热反应时间为3-9h。

9.基于权利要求1-8中任一项所述制备方法制备的pdau合金催化剂。

10.权利要求1-9中任一项所述制备方法制备的pdau合金在作为燃料电池阳极催化剂的应用。

技术总结本发明公开了一种燃料电池阳极催化剂PdAu合金的制备方法及应用，该方法以肌酸作为形貌导向剂，PVA为保护剂，以钯盐和氯金酸为金属前驱体，水热还原即可得到PdAu合金催化剂。本发明方法制备的PdAu合金催化剂形貌均匀，纯度较高，工艺简单，易于大规模制备，同时具有比表面积大，活性位点多，催化反应选择性高，结构稳定等优点，对碱性乙二醇阳极氧化反应展现出优异的电催化活性。技术研发人员：曲玉宁,宋明,余建国,张艳双,孙颖,代聪怡受保护的技术使用者：天津工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5