KMnO4改性炭黑为载体的Pd-Ni催化剂的制备的制作方法

本发明属于提高直接乙醇燃料电池性能领域，以高锰酸钾溶液预处理的vulcanxc-72炭黑为载体，通过沉淀共还原法合成阳极催化剂pd1ni1/ac，该催化剂制备方法简单，pd1ni1/ac中pd的载量比商业钯碳低，催化剂的制作成本降低。另外该催化剂有望进一步提高直接乙醇燃料电池的性能。

背景技术：

当今社会对高密度能源的需求日益增长，迫使着越来越多的研究人员设计高效的能量转换和存储设备。直接醇类燃料电池具有燃料易得、高能量、无毒的特点，越来越受到人们的重视。阳极催化剂是直接醇类燃料电池的重要组分，并且在很大程度上决定了电池的性能。但贵金属pt催化剂的价格昂贵、抗中毒能力差，在碱性电解质中稳定性较差等严重阻碍了直接醇类燃料电池的商业化发展。

以一种价格较低的过渡金属ni作为配体，与pd合金化形成pdni合金，不仅可以减少贵金属的使用，降低成本，而且pd和ni之间的协同和配体效应可大大提高催化剂对醇燃料氧化反应的催化活性。用强氧化性溶液(硝酸溶液、过氧化氢溶液、高锰酸钾溶液等)进行对炭黑进行氧化处理，不仅可以去除杂质、增加含氧基团(羰基、羧基和羟基等)，还可以增加分散度。因此，开发高效、低成本的阳极催化剂对直接醇类燃料电池的商业化发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明提供了一种工艺简单、成本较低的直接乙醇燃料电池阳极催化剂pd1ni1/ac的制备方法，按如下步骤进行：

(1)将vulcanxc-72炭黑与一定浓度kmno4溶液共混，搅拌一定时间后水洗、70℃真空干燥，得到载体ac5；

(2)将(1)得到的改性炭黑和异丙醇超声分散制成均匀的溶液a；

(3)pdcl2、nicl2·6h2o、柠檬酸和异丙醇超声制成橙黄色的前驱体溶液b；

(4)匀速搅拌下将前驱体溶液b缓慢滴加到溶液a中搅拌一定时间，然后加热升温至80℃；

(5)用一定浓度的naoh溶液调节溶液的ph至强碱性，加入过量的nabh4稀溶液，继续搅拌，待溶液温度降到室温后，用稀盐酸调节溶液ph至弱酸性，静置后抽滤水洗，将得到的催化剂在真空干燥10h，得到黑色粉末，即阳极催化剂pd1ni1/ac5。

本发明是用于直接乙醇燃料电池阳极催化剂pd1ni1/ac的制备，催化剂pd1ni1/ac以kmno4溶液处理的vulcanxc-72炭黑(ac)为载体，以硼氢化钠为还原剂，制备过程简单，使用非金属为催化剂，降低了催化剂成本。

附图说明

图1是实例1所制备的pd1ni1/ac(sem)催化剂透射电镜(tem)照片。

图2是实例1所制备的的pd1ni1/ac(sem)催化剂x射线衍射图谱(xrd)。

图3是实例1所制备的pd1ni1/ac(sem)催化剂的循环伏安曲线图。

图4是实例1所制备的pd1ni1/ac(sem)催化剂的计时电流曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

一种用于直接乙醇燃料电池阳极催化剂pd1ni1/ac的制备方法，包括如下步骤：

(1)将vulcanxc-72炭黑与一定浓度kmno4溶液共混，搅拌12h后水洗、70℃真空干燥，得到改性炭黑载体ac；

(2)将(1)得到的改性炭黑和异丙醇超声分散制成均匀的溶液a；

(3)pdcl2、nicl2·6h2o、柠檬酸和异丙醇超声制成橙黄色的前驱体溶液b；

(4)匀速搅拌下将前驱体溶液b缓慢滴加到溶液a中搅拌一定时间，然后加热升温至80℃；

(5)用一定浓度的naoh溶液调节溶液的ph至强碱性，加入过量的nabh4稀溶液，继续搅拌，待溶液温度降到室温后，用稀盐酸调节溶液ph至弱酸性，静置后抽滤水洗，将得到的催化剂在真空干燥10h，得到黑色粉末，即阳极催化剂pd1ni1/ac。

实施例2：

一种用于直接乙醇燃料电池阳极催化剂pd1ni1/ac的制备方法，包括如下步骤：

(1)将vulcanxc-72炭黑与一定浓度kmno4溶液共混，搅拌17h后水洗、70℃真空干燥，得到改性炭黑载体ac；

(2)将(1)得到的改性炭黑和异丙醇超声分散制成均匀的溶液a；

(3)pdcl2、nicl2·6h2o、柠檬酸和异丙醇超声制成橙黄色的前驱体溶液b；

(4)匀速搅拌下将前驱体溶液b缓慢滴加到溶液a中搅拌一定时间，然后加热升温至80℃；

(5)用一定浓度的naoh溶液调节溶液的ph至强碱性，加入过量的nabh4稀溶液，继续搅拌，待溶液温度降到室温后，用稀盐酸调节溶液ph至弱酸性，静置后抽滤水洗，将得到的催化剂在真空干燥10h，得到黑色粉末，即阳极催化剂pd1ni1/ac。

实施例3：

一种用于直接乙醇燃料电池阳极催化剂pd1ni1/ac材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将vulcanxc-72炭黑与一定浓度kmno4溶液共混，搅拌24h后水洗、70℃真空干燥，得到改性炭黑载体ac；

(2)将(1)得到的改性炭黑和异丙醇超声分散制成均匀的溶液a；

(3)pdcl2、nicl2·6h2o、柠檬酸和异丙醇超声制成橙黄色的前驱体溶液b；

(4)匀速搅拌下将前驱体溶液b缓慢滴加到溶液a中搅拌一定时间，然后加热升温至80℃；

(5)用一定浓度的naoh溶液调节溶液的ph至强碱性，加入过量的nabh4稀溶液，继续搅拌，待溶液温度降到室温后，用稀盐酸调节溶液ph至弱酸性，静置后抽滤水洗，将得到的催化剂在真空干燥10h，得到黑色粉末，即阳极催化剂pd1ni1/ac。