专利名称：PdMo/TiO<sub>2</sub>纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。
背景技术：
直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)具有能耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、价格便宜、系统简单、运行便捷和噪声低等优点，被认为是未来汽车动力和其它交通工具最有希望的化学电源，弓I起人们的广泛关注。DMFC最关键的材料之一是电极催化剂，它直接影响电池的性能、稳定性、使用寿命及制造成本。贵金属Pt在低温条件下(小于80°C)具有优异的催化性能，目前DMFC的电极催化剂均以Pt为主要成分，其中PtRu催化剂比纯Pt具有更强的抗CO中毒性能和更高的催化活性，被认为是目前DMFC最佳的催化剂，但是由于其价格昂贵、Ru易溶等缺陷，在DMFC中的利用率还达不到商业化的要求。人们进行了大量研究制备多元复合催化剂以提高其催化活性，提高抗CO毒化能力。如有报道制备了 PtRuTiOx/C和Au/Ti02PtRu催化剂，TiO2复合可以减少催化剂中贵金属Pt的用量，提高催化性能和抗CO毒化能力，具有应用前景，以TiO2纳米线为载体制备直接甲醇燃料电池非钼阳极催化剂还未见报道
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低催化剂成本，提高其催化活性和抗CO毒化能力的PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法。本发明的技术解决方案是:
一种PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征是:所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂由TiO2纳米线与PdMo纳米合金组成；1102纳米线的含量为95、9 %，PdMo纳米合金的含量之和为5 1%，上述含量为质量百分比，PdMo的摩尔比nPd:nM。为3:7、1:1或7:3。所述的PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征是:包括下列步骤:
DTiO2纳米线的制备:采用溶胶-凝胶法和水热合成法:将计算量的钛酸丁酯溶于无水乙醇,搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物,水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 1:真空干燥8-10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 1:空气焙烧3小时，制得TiO2纳米粉末；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去尚子水的用星摩尔比为:n钛酸丁酿:n^7jcz,e:11冰醋酸:n去离子水=1:20 40:1 2.5:2 6 ;将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180_220°C，反应48小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60°C烘干后，马弗炉中400-600°C空气焙烧3小时得TiO2纳米线；
2)将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得到TiO2纳米线分散液；
3)将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)将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液；
5)按最后合成的催化剂Wpdsfo=I°/Γ5%，摩尔比nPd:%。=3: 7、1:1或7:3的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀；
6)将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液； 7)将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5)得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；
8)将步骤7)得到的分散液转入高压反应釜，160°C反应5小时；
9)反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80°C真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线催化剂。本发明以高比表面的TiO2纳米线为载体与PdMo纳米合金复合形成多元催化剂。PdMo复合提高TiO2的导电性及对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO2,由于PdMo的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中其用量较小，因此可以大大降低催化剂的成本，提高催化剂的抗CO毒化能力。下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
:
实施例1:
(I)TiO2纳米线的制备:采用溶胶-凝胶法和水热合成法。将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇，搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物，水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 1:真空干燥8-10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 1:空气焙烧3小时，制得TiO2纳米粉末。制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去尚子水的用星摩尔比为:n钛酸丁酷:η无水己醇:η冰醋酸:n去离子水=1:20 40:1 2.5:2 6。将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180_220°C，反应48小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60°C烘干后，马弗炉中400-600°C空气焙烧3小时得TiO2纳米线。2)将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀；
3)将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)将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液；
5)按最后合成的催化剂Wpdsfo=I%，摩尔比nPd:nM()=7:3的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀；
6)将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液；
7)将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5)得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀；
8)将步骤7)得到的分散液转入高压反应釜，160°C反应5小时；
9)反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80°C真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂。
实施例2:
步骤(5)中按最后合成的催化剂WPdlto=3 %,摩尔比nPd:nM()=l:1,其余同实施例1。实施例3:
步骤(5)中按最后合成的催化剂WPdlto=5 %,摩尔比1%:1111。=3:7,其余同实施例1。
权利要求
1.一种PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂，其特征是:所述的直接甲醇燃料电池阳极催化剂由TiO2纳米线与PdMo纳米合金组成；Ti02纳米线的含量为95、9 %，PdMo纳米合金的含量之和为5 1%，上述含量为质量百分比，PdMo的摩尔比nPd:nM。为3:7、1:1 或 7:3。
2.—种权利要求1所述的PdMo/Ti02纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法，其特征是:包括下列步骤: DTiO2纳米线的制备:采用溶胶-凝胶法和水热合成法:将计算量的钛酸丁酯溶于无水乙醇,搅拌下滴加无水乙醇、冰醋酸和去离子水的混合物,水解形成溶胶后继续搅拌，待形成凝胶后静置2-3天，80 1:真空干燥8-10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600 1:空气焙烧3小时，制得TiO2纳米粉末；制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去尚子水的用星摩尔比为:n钛酸丁酿:n^7jcz,e:11冰醋酸:n去离子水=1:20 40:1 2.5:2 6 ;将制得的TiO2纳米粉末加入高压反应釜中，加入10 mol/L的NaOH溶液，搅拌，加热到180_220°C，反应48小时，离心分离，用稀盐酸和去离子水洗涤6-8次至滤出液呈中性，60°C烘干后，马弗炉中400-600°C空气焙烧3小时得TiO2纳米线； 2)将TiO2纳米线载体按10-20毫克/毫升的比例加入到乙二醇中，超声分散均匀，得到TiO2纳米线分散液； 3)将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)将MoCl5溶解到乙二醇中，形成10-20毫克Mo/毫升的MoCl5/乙二醇溶液； 5)按最后合成的催化剂Wpdsfo=I°/Γ5%，摩尔比nPd:%。=3: 7、1:1或7:3的比例量取PdCl2/乙二醇溶液和MoCl5/乙二醇溶液，滴加到TiO2纳米线分散液中，超声分散均匀； 6)将NaOH溶解到乙二醇中，配制成NaOH浓度为2mol/L的NaOH乙二醇溶液； 7)将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤5)得到的分散液中，调节pH值为9，超声分散均匀； 8)将步骤7)得到的分散液转入高压反应釜，160°C反应5小时； 9)反应完毕后过滤，去离子水洗涤至滤出液中无氯离子，80°C真空干燥，制得PdMo/TiO2纳米线催化剂。
全文摘要
本发明公开了一种PdMo/TiO2纳米线直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法，产品由TiO2纳米线与PdMo纳米合金组成。本发明以高比表面的TiO2纳米线为载体与PdMo纳米合金复合形成多元催化剂。PdMo复合提高TiO2的导电性及对TiO2的协同作用提高TiO2对甲醇的催化氧化性能，同时，甲醇氧化产生的CO等中间产物被吸附、转移到复合催化剂表面，并被直接深度氧化为最终产物CO2，因此可提高催化剂的抗CO毒化能力，由于PdMo的价格远低于Pt、Ru等贵金属，且在催化剂中其用量较小，因而可以大大降低直接甲醇燃料电池中催化剂的成本，提高直接甲醇燃料电池的性能。
文档编号H01M4/88GK103178274SQ20131008740
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者鞠剑峰, 吴东辉, 石玉军, 章琴, 苏广均, 华平, 李建华 申请人:南通大学