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专利号: 2017104029587
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂,其特征在于:

所述阳极催化剂由C包覆的多孔纳米空心TiO2表面负载RuNi纳米合金后包覆高导电性的多孔海绵状聚合物聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)组成;

所述C包覆的多孔纳米空心TiO2表示为C@TiO2,所述C包覆的多孔纳米空心TiO2表面负载RuNi纳米合金表示为RuNi/C@TiO2;

所述C@TiO2的质量含量为RuNi/C@TiO2的97~99%;

RuNi纳米合金的质量含量之和为RuNi/C@TiO2的3~1%;

RuNi合金中Ru和Ni的摩尔比nRu:nNi为7:3~3:7;

聚合物中苯胺与2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸的摩尔比为2:1;

苯胺与TiO2的摩尔比为3~1:1;

所述C为纳米C。

2.根据权利要求1所述的一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂的制备方法,其特征在于:所述的制备方法包括下列步骤:

(1)多孔空心纳米TiO2的制备采用溶胶-凝胶法:将计算量的钛酸丁酯溶于一定量的无水乙醇,加入一定量的表面活性剂PEG-600和Vulcan XC-72,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,真空干燥8-10小时后得到的粉末研磨后在马弗炉中400-600℃空气焙烧,制得多孔空心TiO2纳米球;

制备溶胶时钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸、去离子水的用量摩尔比为:n钛酸丁酯:n无水乙醇:n冰醋酸:n去离子水=1:20~40:1~2.5:2~6;

PEG-600用量为钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和冰醋酸总体积的1%,Vulcan XC-72的用量为钛酸丁酯完全水解最后生成TiO2理论量的30%;

(2)C包覆的多孔空心纳米C@TiO2的制备:称取计算量的多孔纳米空心TiO2搅拌下加入到一定量的葡萄糖溶液中,超声分散后移入高压反应釜,加热到160℃,反应12h,冷却至室温,过滤,得到的黑色粉末去离子水洗涤,真空干燥后,管式炉N2保护下500℃焙烧制得C包覆的多孔空心纳米C@TiO2;

(3)将多孔空心纳米C@TiO2载体按50-100毫克/毫升的比例加入到乙二醇中,超声分散均匀,形成多孔空心纳米C@TiO2分散液;

(4)将RuCl3溶解到乙二醇中,形成5-10毫克Ru/毫升的RuCl3/乙二醇溶液;

(5)将NiSO4溶解到乙二醇中,形成2-4毫克Ni/毫升的NiSO4/乙二醇溶液;

(6)按合成的RuNi/C@TiO2中WRuNi=1%~3%,摩尔比nRu:nNi为7:3~3:7的比例量取RuCl3/乙二醇溶液和NiSO4/乙二醇溶液混合,超声分散均匀后滴加到多孔空心纳米C@TiO2分散液中;

(7)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;

(8)将配制的NaOH乙二醇溶液滴加到步骤(6)得到的分散液中,调节pH值为8.5-12;

(9)将KBH4溶解到乙二醇中配制成KBH4浓度为0.2-0.5mol/L的KBH4/乙二醇溶液;

(10)搅拌,惰性气体保护,80-90℃下,向pH值为8.5-12的混合悬浮液中滴加KBH4/乙二醇溶液,反应2-6小时;

(11)反应完毕后过滤,去离子水洗涤至滤出液中无氯离子和硫酸根离子,80℃真空干燥,制得RuNi/C@TiO2;

(12)将一定量的RuNi/C@TiO2加入到一定量的HCl溶液中,超声分散,5℃下加入一定量的苯胺,邻苯二胺,2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸和对乙酰苯胺,剧烈搅拌后,搅拌下滴入一定量的过硫酸铵溶液,反应6h,产品用0.1mol/L的HCl溶液反复洗涤至滤液无色,60℃真空干燥,制得高导电性的多孔海绵状聚合物聚苯胺-聚(2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸)包覆RuNi/C@TiO2的催化剂。