專利名稱：一種納米多孔合金燃料電池催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料和電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于氫氧、甲醇、甲酸、乙醇 等燃料電池的高效催化劑及其制備方法，尤其涉及一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)、低鉬載量、高抗 中毒性能、高穩(wěn)定性的直接甲酸燃料電池催化劑。
背景技術(shù)：
燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由于具有較高的能源轉(zhuǎn)化效率和無污染 的特點(diǎn)，在環(huán)境污染和能源危機(jī)日益威脅人類生存的今天越來越受到各國政府、企業(yè)和科 研機(jī)構(gòu)的重視。在氫氧燃料電池中，陽極的燃料分子氫氣在催化劑的作用下分解，生成的質(zhì) 子通過電解質(zhì)擴(kuò)散到陰極，產(chǎn)生的電子通過外電路和負(fù)載傳遞到陰極，電子在陰極催化劑 上將氧氣還原并和質(zhì)子結(jié)合生成水。在這個(gè)過程中氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)能被高效地轉(zhuǎn)化 為電能，而唯一的產(chǎn)物是對(duì)環(huán)境沒有任何污染的水。作為燃料的分子可以是氣態(tài)的氫分子， 也可以是液態(tài)的甲醇、甲酸和乙醇等分子。由于氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸一直是沒有解決的難題， 因而和氫氧燃料電池相比，直接甲醇以及直接甲酸燃料電池在燃料的供應(yīng)方面表現(xiàn)出特別 的優(yōu)越性，特別是直接甲酸燃料電池以其較高的理論開路電壓和較低的燃料穿透性最近受 到越來越多科研工作者的重視。催化劑的催化能力低、穩(wěn)定性差、價(jià)格昂貴一直是阻礙燃料電池，特別是直接甲 醇、甲酸燃料電池發(fā)展的障礙。為了提高貴金屬鉬的利用率，從而降低催化劑的成本，在燃 料電池中，一般將鉬催化劑制備成納米顆粒負(fù)載在碳粉上。但是，這種催化劑的貴金屬利用 率仍然不高，制備工序復(fù)雜，而且由于碳粉的腐蝕，穩(wěn)定性較差。由于鉬會(huì)被甲酸氧化產(chǎn)生 的一氧化碳中間產(chǎn)物所毒化，所以甲酸燃料電池中一般用碳粉負(fù)載的鈀納米顆粒作為催化 劑。但是鈀納米顆粒催化劑會(huì)被一種未知的非一氧化碳物種所中毒，而且穩(wěn)定性差也是鈀 催化劑的一個(gè)缺點(diǎn)。因而，制備具有高催化活性、高穩(wěn)定性、以及低貴金屬載量的催化劑對(duì) 燃料電池，特別是直接甲醇和甲酸燃料電池的發(fā)展具有重要的意義。我們通過欠電位沉積加置換的方法，制備出了載量可控的負(fù)載在納米多孔金上 的鉬系金屬薄膜催化劑，對(duì)甲醇、乙醇的氧化等反應(yīng)表現(xiàn)出很高的電催化活性(丁軼， 劉朋朋.納米多孔金擔(dān)載超薄鉬系金屬薄膜催化劑及其制備方法，中國專利申請(qǐng)?zhí)?200810138840. 9，申請(qǐng)日2008. 8. 4，公開號(hào)CN101332425A，
公開日期:2008，12,31.)。但 是這種結(jié)構(gòu)是通過欠電位沉積銅加原位置換的方法制備的，制備工藝復(fù)雜，嚴(yán)重限制了它 的應(yīng)用。通過更加簡單的方法制備低鉬載量、高抗中毒性能和高穩(wěn)定性的直接甲酸燃料電 池催化劑仍然是個(gè)難題。將成分和比例合適的合金通過化學(xué)或者電化學(xué)方法腐蝕可以制備高比表面積、結(jié) 構(gòu)均勻可調(diào)的惰性多孔金屬。比如將兩種化學(xué)活性不同的金屬A和N形成的合金放置到可 以腐蝕活潑金屬A的溶液S中(一般為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿)，活潑的金屬A就會(huì)和溶液反應(yīng)，剩下的 惰性金屬N的原子就會(huì)在合金和腐蝕性的S溶液界面上發(fā)生擴(kuò)散，從而形成惰性金屬N的 多孑L結(jié)構(gòu)(參見 Jonah Erlebacher, Michael J. Aziz, Alain Karma, et al. Evolution of
3nanoporosity in dealloying，Nature，2001，410，450—453.)。 1990 $ Karl Sieradzki 禾口 Roger C. Newman報(bào)道了可通過電化學(xué)腐蝕金銀合金來制備多孔金結(jié)構(gòu)。2004年申請(qǐng)人獲 得了通過腐蝕商用金銀合金箔制備高比表面積多孔金薄膜的美國專利和國際專利(Jonah Erlebacher,Yi Ding“Method of Forming Nanoporous Membranes"US Patent,6, 805, 972, Oct. 19,2004 ；Worldwide Patent, WO 2004/020064, March 11，2004)。通過腐蝕法制備的 納米多孔金由于具有三維連續(xù)的孔道和孔壁、較高的比表面積、良好的導(dǎo)電性和較強(qiáng)的抗 腐蝕能力等優(yōu)異特性可以作為催化劑或者是催化劑的載體(參見Ding，Y. ；Chen, Μ. W.； Erlebacher,J. MetallicMesoporous Nanocomposites for Electrocatalysis,J. Am. Chem. Soc. 2004,126,6876-6877. ；Zeis, R. ；Mathur, Α. ；Fritz, G. ；et al. Platinum-plated nanoporous gold :An efficient,low Pt loading electrocatalyst for PEM fuel cells, J. Power Sources 2007，165，65-72.)最近我們通過腐蝕金、鉬、銅三元合金中的銅制備了鉬金比例可控的納米多孔鉬 金合金(丁軼，徐彩霞，王榮躍.一種納米多孔鉬金合金催化劑及其制備方法申請(qǐng)日，申請(qǐng) 號(hào)200610070379. 9,申請(qǐng)日:2006，11，29，公開號(hào):CN1962057A，
公開日期2007，5，16.)， 并發(fā)現(xiàn)納米多孔鉬金合金具有優(yōu)異的電催化性能。另外，Jonah Erlebacher課題組通過 腐蝕金、鉬、銀三元合金中的銀也制備了納米多孔鉬金合金，發(fā)現(xiàn)鉬的加入可以穩(wěn)定納米 多孑L結(jié)構(gòu)(參見:Josh Snyder, Piyapong Asanithi, Alan B. Dalton，et al. Stabilized Nanoporous Metals by Dealloying Ternary Alloy Precursors，Adv. Mater.，2008，20， 4883-4886.)。但是目前納米多孔金屬都是通過強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等化學(xué)試劑將兩元或多元合金 中的活潑組分腐蝕掉制備的。由于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性試劑的使用，制備過程中需要對(duì) 操作人員進(jìn)行有效的防護(hù)，生產(chǎn)設(shè)備也需要用耐腐蝕材料制作，從而增加了制備的成本。另 外，強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的使用對(duì)環(huán)境造成的危害會(huì)產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。所以，通過溫和的、簡單 的方法來制備納米多孔金屬顯得十分必要。將活潑金屬放置到含有惰性金屬離子的溶液中，惰性金屬離子會(huì)和活潑金屬原 子發(fā)生置換反應(yīng)，這種方法很久以前便被用來在金屬表面沉積惰性金屬鍍層。最近，Xia Yoiman課題組利用活潑金屬納米顆粒(或者納米線)和惰性金屬離子之間的置換反應(yīng)， 成功地制備出空心的納米顆粒(或者納米管)(參見Yugang Sun, Brain Mayers, Younan Xia. Metal Nanostructures with Hollow Interiors Adv. Mater. ,2003,15,641-646.)。我 們最近通過納米多孔銅和貴金屬之間的置換反應(yīng)成功的制備出具有很好電催化活性的納 米多孔管道狀合金結(jié)構(gòu)(參見Caixia Xu, Liqin ffang,Rongyue Wang，et al. Nanotubular Mesoporous Bimetallic Nanostructures with Enhanced Electrocatalytic Performance Adv. Mater. 2009，21，2165-2169.)。結(jié)合我們對(duì)納米多孔金屬的形成機(jī)理的 理解和對(duì)直接置換反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)有機(jī)小分子電氧化機(jī)理的認(rèn)識(shí)，我們發(fā)展了一種非 常簡便的方法，制備出對(duì)甲酸電氧化具有高催化活性、低鉬載量、高穩(wěn)定性的納米多孔合金 催化劑。經(jīng)檢索，通過合金和惰性金屬離子的直接置換反應(yīng)制備納米多孔合金催化劑的方 法未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種新的、簡便的制備納米多孔合金 燃料電池催化劑的方法，特別是提供一種可用于直接甲酸燃料電池等領(lǐng)域，具有低鉬載量、 高抗中毒性能、高穩(wěn)定性的甲酸氧化燃料電池催化劑及制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過金銀合金箔與惰性金屬離子的直接置換法制備出納米 多孔合金燃料電池催化劑。本發(fā)明制備納米多孔合金燃料電池催化劑的方法，由下述步驟組成(1)將商用金銀合金箔置于濃度為1 90mmol/L的氯鉬酸、氯亞鉬酸、氯鈀酸、氯 亞鈀酸或以上四種溶液中的至少兩種溶液的混合溶液中，在0 90°C的溫度下，反應(yīng)5 lOOOmin，合金中的銀和鉬離子、鈀離子或鉬與鈀的混合離子發(fā)生置換反應(yīng)；(2)用濃度為1 14mol/L的氨水清洗反應(yīng)后的產(chǎn)物5 lOOmin，洗去AgCl沉淀；(3)所得產(chǎn)物用去離子水清洗2 10遍，每遍清洗5 lOOmin，將產(chǎn)物中的分子 或離子洗干凈，即得到納米多孔合金燃料電池催化劑。上述制備納米多孔合金燃料電池催化劑的方法中步驟(1)所述商用金銀合金箔優(yōu)選為6 9K，厚度優(yōu)選為0. 1 1微米，寬度優(yōu) 選為1 50cm，最優(yōu)選為1 12cm，長度優(yōu)選為1 100cm，最優(yōu)選為1 12cm ；氯鉬酸、氯 亞鉬酸、氯鈀酸、氯亞鈀酸或以上四種溶液中的至少兩種溶液混合溶液的濃度優(yōu)選為5 IOmmol/L ；反應(yīng)溫度優(yōu)選為20 80°C，最優(yōu)選為30 50°C;反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為10 200min。步驟⑵所述氨水的濃度優(yōu)選為3 lOmol/L，最優(yōu)選為5 8mol/L，每次清洗時(shí) 間優(yōu)選為10 60min，最優(yōu)選為10 30min。步驟(2)在用氨水洗去AgCl沉淀后，可以繼續(xù)在重量百分濃度為30 68%的 HNO3中繼續(xù)腐蝕2 60min，將樣品中剩余的Ag再腐蝕掉一部分，HNO3的重量百分濃度優(yōu) 選為55 68%，HNO3的腐蝕時(shí)間優(yōu)選為5 IOmin。步驟(3)所述去離子水清洗遍數(shù)優(yōu)選為5 8遍，每次清洗時(shí)間優(yōu)選為10 60mino本發(fā)明技術(shù)方案還可以改變合金的成分，比如用金銅或者金錫合金來代替商用金銀 合金箔，從而可以省去氨水清洗的步驟，制備成本將會(huì)進(jìn)一步降低，制備過程更加綠色環(huán)保。利用本發(fā)明所述方法制備的納米多孔合金燃料電池催化劑，其特征是，所述納米 多孔合金燃料電池催化劑為納米多孔合金片，所述合金片厚度優(yōu)選為0. 1 lym，寬度優(yōu) 選為1 50cm，長度優(yōu)選為1 100cm ；其中所述合金片形貌為三維開孔的納米多孔結(jié)構(gòu)； 其中多孔結(jié)構(gòu)的孔壁厚度為5 lOnm，孔徑為5 IOnm ；其中合金片的成分為金、銀、鉬(或 鈀或鉬和鈀的混合物)；其中金的重量百分?jǐn)?shù)為84 93%，銀的重量百分?jǐn)?shù)為3 9%，鉬、 鈀或鉬和鈀的混合物的重量百分?jǐn)?shù)為4 7%，所述銀的重量百分?jǐn)?shù)優(yōu)選為4 6%。本發(fā)明制備的納米多孔合金的方法和傳統(tǒng)的直接用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿腐蝕多元合金的 方法相比，制備條件溫和，方法簡便，制備過程對(duì)工作人員的防護(hù)和設(shè)備的抗腐蝕要求低， 對(duì)環(huán)境傷害小，制備成本低。本發(fā)明制備的納米多孔合金的方法和傳統(tǒng)的直接置換法相比具有明顯的不同，傳 統(tǒng)的直接置換法是將一種活潑金屬與另一種惰性金屬的離子進(jìn)行反應(yīng)，在活潑金屬上得到 惰性金屬鍍層，或者得到空心的納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過合金中的活潑組分與另一種惰性金屬離子反應(yīng)得到的是納米多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備的納米多孔合金催化劑和傳統(tǒng)的碳載型納米顆粒催化劑相比，具有以 下優(yōu)點(diǎn)(1)納米多孔合金具有比傳統(tǒng)燃料電池催化劑載體(比如碳粉)更好的電子傳輸 性能，更高的耐化學(xué)電化學(xué)腐蝕的能力，另外，由于其三維的開孔結(jié)構(gòu)，可以使反應(yīng)物更容 易到達(dá)電極表面，是更理想的電催化劑；(2)納米多孔合金可以制備成厚度很薄的箔膜，大 大降低貴金屬的使用量；(3)電催化活性組分的比例可以通過調(diào)節(jié)商用合金箔中銀的比例 得到調(diào)節(jié)，電催化活性組分得到惰性金屬(金)的分散，改變了甲酸氧化的反應(yīng)路徑，抑 制了中毒產(chǎn)物一氧化碳的產(chǎn)生，大大提高了催化劑的抗一氧化碳中毒能力；(4)惰性金屬 (金)可以改變電化學(xué)活性組分的電子結(jié)構(gòu)，從而提高催化劑的穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1是納米多孔鉬金合金的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。它是厚IOOam的9K (金重 量百分含量為37. 5%，銀重量百分含量為為62. 5%)的商用金銀合金箔，在5mmol/LH2PtCl6 中，室溫(15°C )腐蝕10h，濃NH3水清洗5min，濃HNO3腐蝕5min，制備的納米多孔鉬金合金 燃料電池催化劑的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。照片顯示，這種方法制備的納米多孔鉬金 合金燃料電池催化劑具有三維的開孔結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸和孔壁厚度比較均勻，均在6-8nm。圖2是循環(huán)伏安曲線，掃描速率50mV/s。它是IOOnm厚9K的商用金銀合金箔，在 5mmol/L H2PtCl6中，室溫(15°C )腐蝕10h，濃NH3水清洗5min，制備的納米多孔鉬金合金 燃料電池催化劑，在0. Im0PdnT3HClO4溶液中的循環(huán)伏安曲線，結(jié)果顯示，通過置換反應(yīng)得 到的納米多孔結(jié)構(gòu)既表現(xiàn)出鉬的氧化還原和氫在鉬表面的吸脫附行為，又表現(xiàn)出金的氧化 還原行為，因而表明其表面是鉬金合金結(jié)構(gòu)。圖3是循環(huán)伏安曲線，掃描速率50mV/s。它是IOOnm厚9K的商用金銀合金箔，在 5mmol/L H2PtCl6中，室溫(15°C )腐蝕10h，濃NH3水清洗5min，制備的納米多孔鉬金合金燃 料電池催化劑，在0. Imol · Clnr3HClO4和0. 05mol · dnT3HC00H混和溶液中的循環(huán)伏安曲線， 結(jié)果顯示，在普通鉬電極上一氧化碳中毒的低電位下納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑表 現(xiàn)出極高的催化活性，因而具有較好的抗中毒能力。圖4是循環(huán)伏安曲線，掃描速率50mV/s。它是IOOnm厚9K的商用金銀合金箔，在 5mmol/L H2PtCl6中，室溫(15°C )腐蝕10h，濃NH3水清洗5min，制備的納米多孔鉬金合金 燃料電池催化劑，在0. Imol · Clnr3HClO4和0. 05mol · dnT3HC00H混和溶液中經(jīng)過1000圈循 環(huán)伏安掃描后的循環(huán)伏安曲線，結(jié)果顯示，經(jīng)過1000圈的循環(huán)伏安掃描納米多孔鉬金合金 燃料電池催化劑的催化活性沒有減少，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。圖5是循環(huán)伏安曲線，掃描速率50mV/s。它是IOOnm厚9K的商用金銀合金箔，在 5mmol/L H2PtCl6中，室溫(15°C )腐蝕10h，濃NH3水清洗5min，制備的納米多孔鉬金合金 燃料電池催化劑，在0. Imol · dm_3HC104* Imol · dm_3CH30H混和溶液中的循環(huán)伏安曲線，結(jié) 果顯示，納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑表現(xiàn)出較高的催化活性和抗中毒能力。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)將長1cm、寬1cm、厚IOOnm的9K(金重量百分含量為37. 5% )商用金銀合金 箔，轉(zhuǎn)移到5mmol/L H2PtCl6中，室溫(15°C )腐蝕IOh ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為14mol/L的氨水中清洗5min，洗去AgCI沉淀；(3)然后在重量百分濃度為67%的HNO3溶液中腐蝕5min，去離子水清洗5遍，每遍 5min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑，其SEM照片如圖1所示，顯示孔徑尺寸和 孔壁厚度比較均勻，均在6-8nm，催化劑的金的重量百分?jǐn)?shù)為90 %，鉬的重量百分?jǐn)?shù)為5 %， 銀的重量百分?jǐn)?shù)為5%。實(shí)施例2 (1)將長2cm、寬2cm、厚IOOnm的9K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到5mmol/L H2PtCl6中， 室溫(15°C )腐蝕IOh ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為14mol/L的氨水中清洗5min，洗去AgCl沉淀，去離子 水清洗5遍，每遍5min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑，其循環(huán)伏安曲線如圖2、 3、4、5所示。SEM照片顯示孔徑尺寸和孔壁厚度比較均勻，均在6-8nm，催化劑的金的重量百 分?jǐn)?shù)為87%，銀的重量百分?jǐn)?shù)為7%，鉬的重量百分?jǐn)?shù)為6%。實(shí)施例3 (1)將長2cm、寬2cm、厚IOOnm的9K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到10mmol/L H2PtCl6 中，30°C腐蝕2h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為lOmol/L的氨水中清洗lOmin，洗去AgCl沉淀；(3)然后在重量百分濃度為55%的HNO3溶液中腐蝕lOmin，去離子水清洗8遍，每 遍8min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例4 (1)將長2cm、寬2cm、厚IOOnm的9K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到5mmol/L H2PtCl6中， 40°C腐蝕 Ih ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為12mol/L的氨水中清洗8min，洗去AgCl沉淀；(3)然后在重量百分濃度為60%的HNO3溶液中腐蝕lOmin，去離子水清洗6遍，每 遍6min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例5 (1)將長2cm、寬2cm、厚IOOnm的9K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到lmmol/L H2PtCl6中， 80°C腐蝕 5min ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為5mol/L的氨水中清洗lOmin，洗去AgCI沉淀；(3)然后在濃度為68%的HNO3溶液中腐蝕5min，去離子水清洗8遍，每遍8min， 制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例6 (1)將長2cm、寬2cm、厚400nm的6K(金重量百分含量為25%)商用金銀合金箔， 轉(zhuǎn)移到 5mmol/LH2PtCl6 中，60°C腐蝕 IOmin ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為8mol/L的氨水中清洗lOmin，洗去AgCl沉淀；(3)然后在重量百分濃度為65%的HNO3溶液中腐蝕lOmin，去離子水清洗8遍，每 遍8min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例7
7
(1)將長12cm、寬12cm、厚1微米的6K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到20mmol/L H2PtCl6 中，30°C腐蝕5h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為14mol/L的氨水中清洗5min，洗去AgCl沉淀；(3)然后在重量百分濃度為67%的HNO3溶液中腐蝕20min，去離子水清洗10遍， 每遍20min，制備出納米多孔鉬金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例8 (1)將長2cm、寬2cm、厚400nm的6K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到10mmol/L H2PdCl4 中，40°C腐蝕5h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為lOmol/L的氨水清洗5min，洗去AgCl沉淀，去離子水 清洗5遍，每遍lOmin，制備出納米多孔鈀金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例9:(1)將長8cm、寬6cm、厚400nm的6K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到5mmol/L H2PdCl4中， 30°C 腐蝕 6h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為14mol/L的氨水中清洗lOmin，洗去AgCl沉淀，去離子 水清洗6遍，每遍lOmin，制備出納米多孔鈀金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例10 (1)將長5cm、寬3cm、厚300nm的8K (金重量百分含量為33. 34% )商用金銀合金 箔，轉(zhuǎn)移到 IOmmol/L H2PdCl4 中，40°C腐蝕 8h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為5mol/L的氨水清洗30min，洗去AgCl沉淀，去離子水 清洗8遍，每遍15min，制備出納米多孔鈀金合金燃料電池催化劑。實(shí)施例11 (1)將長4cm、寬2cm、厚200nm的6K商用金銀合金箔，轉(zhuǎn)移到4mmol/L H2PdCl4和 4mmol/LH2PtCl6的混合溶液中，30°C腐蝕7h ；(2)腐蝕后的樣品在濃度為8mol/L的氨水清洗20min，洗去AgCl沉淀，去離子水 清洗10遍，每遍20min，制備出納米多孔鈀金合金燃料電池催化劑。
權(quán)利要求
一種納米多孔合金燃料電池催化劑，其特征是，所述納米多孔合金燃料電池催化劑為納米多孔合金片，所述合金片形貌為三維開孔的納米多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔壁厚度為5～10nm，孔徑為5～10nm；所述合金片的成分及重量百分?jǐn)?shù)為金84～93％，銀3～9％，鉑、鈀或者鉑和鈀的混合物4～7％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米多孔合金燃料電池催化劑，其特征是，所述合金片的 銀的重量百分?jǐn)?shù)為4 6%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種納米多孔合金燃料電池催化劑，其特征是，所述納米多 孔合金片的厚度為0. 1 1 μ m、寬度為1 50cm、長度為1 100cm。
4.權(quán)利要求1所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，由下述步驟組成(1)將商用金銀合金箔置于濃度為1 90mmol/L的氯鉬酸、氯亞鉬酸、氯鈀酸、氯亞 鈀酸或以上四種溶液中的至少兩種溶液的混合溶液中，在O 90°C的溫度下，反應(yīng)5 lOOOmin，合金中的銀和鉬離子、鈀離子或鉬與鈀的混合離子發(fā)生置換反應(yīng)；(2)用濃度為1 14mol/L的氨水清洗反應(yīng)后的產(chǎn)物5 lOOmin，洗去AgCl沉淀；(3)所得產(chǎn)物用去離子水清洗2 10遍，每遍清洗5 lOOmin，將產(chǎn)物中的分子或離 子洗干凈，即得到納米多孔合金燃料電池催化劑。
5.如權(quán)利要求4所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其特征是，所述步 驟(2)在用氨水洗去AgCl沉淀后，繼續(xù)在重量百分濃度為30 68%的HNO3中繼續(xù)腐蝕 2 60mino
6.如權(quán)利要求5所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其特征是所述 HNO3的重量百分濃度為55 68%，HNO3的腐蝕時(shí)間為5 lOmin。
7.如權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其特 征是，所述步驟(1)中商用金銀合金箔為6 9K，厚度為0. 1 1微米，寬度為1 50cm， 長度為1 100cm ；所述氯鉬酸、氯亞鉬酸、氯鈀酸、氯亞鈀酸或以上四種溶液中的至少兩種 溶液的混合溶液的濃度為5-lOmmol/L ；反應(yīng)溫度為20 80°C ；反應(yīng)時(shí)間為10 200min。
8.如權(quán)利要求7所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其特征是，所述商 用金銀合金箔寬度為1 12cm，長度為1 12cm ；所述反應(yīng)溫度為30 50°C。
9.如權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其特 征是，所述步驟(2)中氨水的濃度為3 lOmol/L，清洗時(shí)間為10 60min。
10.如權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的納米多孔合金燃料電池催化劑的制備方法，其 特征是，所述步驟(3)去離子水清洗遍數(shù)為5 8遍，每次清洗時(shí)間為10 60min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米多孔合金燃料電池催化劑及其制備方法。本發(fā)明為一種簡便的、通過金銀合金箔和惰性金屬離子直接置換制備納米多孔合金燃料電池催化劑的方法。本發(fā)明方法制備的納米多孔鉑金合燃料電池催化劑，對(duì)甲酸氧化具有很好的催化活性，同時(shí)具有低鉑載量、高抗中毒性能、高穩(wěn)定性，可用于燃料電池等催化領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01J35/10GK101997123SQ200910017868
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者丁軼, 侯超豪, 王榮躍 申請(qǐng)人:濟(jì)南美高納米材料有限公司;丁軼