本发明专利技术提供了一种碳化硅负载金属纳米粒子催化剂的制备方法。步骤包括：以表面刻蚀的碳化硅为载体，以金属氯化物为前躯体，将其超声分散10~30分钟，在40~80℃下滴加还原试剂还原30分钟，然后在醇溶液中回流反应1~6小时，搅拌、过滤、洗涤、干燥后得到粉末，最后在氢气气氛下焙烧还原制得碳化硅负载金属纳米粒子催化剂。将其作为以有机物小分子（如：甲醇、乙醇、甲酸等）为燃料的燃料电池阳极的催化剂，具有较高的催化活性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属纳米催化剂，具体属于一种可用于燃料电池的碳化硅负载金属纳米粒子催化剂的制备方法。
技术介绍
作为燃料电池催化剂的载体，炭黑和石墨因具有良好的导电性、疏松多孔的表面和化学惰性等优点，一直以来是燃料电池首选的催化剂载体。但是，在强酸(PH〈1)、高温(8(Tl20°C)、高电势(0. 6 1.2V)以及水含量和氧含量比较高的环境下，碳载体容易被氧化，导致碳的流失、催化剂活性降低甚至电极坍塌，缩短了燃料电池的寿命。碳化娃(Silicon carbide, SiC),作为一种新型催化剂载体或储氢材料,不仅在导热性、化学稳定性、耐腐蚀、机械强度、热膨胀率等方面是其它载体所不能及的，而且具有电 催化剂最基本的导电性，以及更好的反应活性、高温稳定性和高温抗氧化性。对于SiC作为燃料电池催化剂载体的研究，已有文献报道。Ch Venkateswara Rao (Ch VenkateswaraRao, S. K. Singh, B Viswanathan. Indian J. Chem. A 47 (2008) 1619-1625)等人通过沉积法结合氢气还原法制备了 Pt含量为20%的Pt/SiC，并采用循环伏安法进行了表征，发现表面Pt-OH形成的起始电势比Pt/C (E-TEK)正移了 50mV，表明其对ORR反应具有更高的催化活性。J. J. Niu (Jun JieNiu, Jian Nong Wang. Acta Materialia 57 (2009) 3084-3090)等人以碳化硅纳米线为载体，采用乙二醇还原法制备了 Pt/SiCNW催化剂，并用于氢电化学吸附/解吸反应及甲醇电化学氧化实验，结果表明，Pt/SiCNW催化剂具有较高的催化活性和抗氧化腐蚀倉泛力 ° Fang LiCLi Fang, Xiao-PingHuang, Francisco J. Vidal-Iglesias, Yue-PengLiu, Xiao-Li Wang. Electrochenmisitry Communications 13 (2011) 1309-1312.)等米用超声浸溃结合氢气还原法制备了 Pt/SiC (Pt的负载量为5%)。经实验验证在723K制备得到的催化剂对乙醇的氧化反应具有更高的催化活性，并且催化剂的稳定性更高。但是，上述文献制备得到的催化剂由于SiC比表面积小，负载金属的量较小，催化活性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法制得的催化剂催化活性高、稳定性好。本专利技术提供的，包括如下步骤以表面刻蚀的碳化硅为载体、醇溶液为溶剂、金属氯化物为前躯体，在超声波下分散1(T30分钟后转移至油浴中升温至4(T80°C，搅拌条件下滴加还原剂，还原30分钟，然后在8(T15(TC下回流反应I飞小时，降至室温后继续搅拌2 12小时，最后过滤、洗涤、干燥，在氢气氛围下焙烧还原制得碳化硅负载单金属纳米粒子催化剂。本专利技术提供的另，包括如下步骤以表面刻蚀的碳化硅为载体，醇溶液为溶剂，先以一种金属氯化物为前躯体，超声分散1(T30分钟后转移至油浴中升温至4(T80°C，滴加还原试剂还原30分钟，搅拌升温至8(T15(TC下回流反应f 6小时，降温至4(T80°C后再加入另一种金属氯化物前驱体，搅拌升温至8(T15(TC下回流反应1飞小时，降至室温后继续搅拌2 12小时，将上述浆液过滤、洗涤、干燥，最后在氢气气氛下焙烧还原制得碳化硅负载双金属纳米粒子催化剂。上述两种碳化硅负载金属纳米粒子催化剂的制备方法中所述的金属氯化物为氯钼酸、氯金酸、氯化钌或氯化铑；所述醇是乙醇、异丙醇、丙醇或乙二醇；所述醇溶液的醇水体积比为广5:1 ;所述碳化硅和醇溶液的质量比为1: 50^200 ；所述金属氯化物中金属与载体的质量比为0.01、. 5:1 ;优选0.05、. 2:1 ； 所述焙烧是在200 600 V焙烧2-6小时；所述还原剂是硼氢化钠、草酸或甲醛。SiC载体的刻蚀方法以市售碳化硅(SiC)粉末为原料，加入到HNO3和HF混合液中反应，过滤洗涤至中性后真空干燥制得表面刻蚀的SiC粉末。催化剂活性的测定方法采用上海辰华CHI660A电化学工作站，在自制的三电极电解池中进行催化剂活性的测定，以饱和甘汞电极为参比电极，电解质溶液为0. lmol/LH2SO4 + lmol/L CH3OH (或lmol/L CH3CH2OH)混合溶液，设定扫描速度为20mV s'进行循环伏安扫描。与现有技术相比本专利技术的优点和效果(1)催化剂制备工艺简单，碳化硅经刻蚀后催化剂比表面积增大，能吸附更多的金属粒子，因而制备的催化剂具有高活性、高稳定性及成本低的特点。(2)将其应用在以有机物小分子(如甲醇、乙醇、甲酸等)为燃料的燃料电池阳极催化剂中，具有较高的催化活性和稳定性。(3)催化剂中第二种金属的加入可以减少贵金属的使用量或者是降低催化剂的CO中毒能力，延长催化剂的使用时间，极大地降低了成本。附图说明图I表面刻蚀碳化硅与未刻蚀碳化硅的XRD2实施例I的TEM3甲醇在实施例1、2得到的催化剂表面的氧化4乙醇在实施例1、3得到的催化剂表面的氧化图具体实施例方式实施例I称取市售的SiC粉末lg，加入到68%HN0315ml和40%HF 5ml溶液中进行刻蚀。称取刻蚀SiC粉末0. 2g，加入到30mL异丙醇和IOmL水中超声分散20min，将2.7ml氯钼酸溶液加入到上述浆液中继续超声分散20min，将上述浆液转移到油浴中升温至60°C，在搅拌的条件下滴加硼氢化钠，然后升温至100°C恒温反应3小时，降至室温后继续搅拌分散12小时，然后将上述浆液用去离子水洗涤至中性后真空60°C下干燥2小时，将得到的固体样品在氢气气氛中400°C焙烧2小时，制得Pt/SiC催化剂。实施例2称取刻蚀SiC粉末0. 2g加入到30mL异丙醇和IOmL超纯水组成的混合液中超声分散20min，将11. 17ml的氯化钌溶液加入到上述浆液中继续超声分散20min，将上述浆液转移到油浴中升温至60°C，在搅拌的条件下滴加硼氢化钠，然后升温至100°C恒温反应3小时，降温至60°C再将2. 7ml的氯钼酸溶液加入到上述浆液中，在搅拌的条件下滴加硼氢化钠，然后升温至100°C恒温反应3小时。降至室温后继续搅拌分散12小时，然后将上述浆液用去离子水洗涤至中性后真空60°C下干燥2小时，将得到的固体样品在氢气气氛中350°C焙烧2小时，制得PtRu/SiC催化剂。 实施例3称取刻蚀SiC粉末0. 2g加入到30mL异丙醇和IOmL超纯水组成的混合液中超声分散20min，将4. 05ml的氯化铑溶液加入到上述浆液中继续超声分散20min，将上述浆液转移到油浴中升温至60°C，在搅拌的条件下滴加硼氢化钠，然后升温至100°C恒温反应3小时，降温至60°C再将2. 7ml的氯钼酸溶液加入到上述浆液中，在搅拌的条件下滴加硼氢化钠，然后升温至100°C恒温反应3小时。降至室温后继续搅拌分散12小时，然后将上述浆液用去离子水洗涤至中性后真空60°C下干燥2小时，将得到的固体样品在氢气气氛中400°C焙烧2小时，制得PtRh/SiC催化剂。对说明书附图的详细说明图I表面刻蚀碳化硅与未刻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳化硅负载金属纳米粒子催化剂的制备方法，包括如下步骤：以表面刻蚀的碳化硅为载体、醇溶液为溶剂、金属氯化物为前躯体，超声分散10~30分钟后转移至油浴中升温至40~80℃，搅拌条件下滴加还原剂，还原30分钟，然后在80~150℃下回流反应1~6小时，降至室温后继续搅拌2~12小时，最后过滤、洗涤、干燥，在氢气氛围下焙烧还原制得碳化硅负载单金属纳米粒子催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方莉，王小丽，黄小平，王光应，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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