用于電化學氧化反应的金属合金及其生产方法

　　直接甲醇燃料电池(DMFC)是众所周知的薄膜電化學产生器，其中纯的甲醇或甲醇水溶液在阳极产生氧化。作为替换，其他类型的轻醇(light alcohol)，如乙醇，或能够容易地氧化的其他物质，如草酸，可用作直接型燃料电池的阳极供料，同时本发明的催化剂也可用于这些不常用的情形。

与通常在阳极室使纯的或混合物中的氢氧化的其他类型的低温燃料电池相比，DMFC非常具有吸引力，因为它们使用液体燃料，其在能量密度方面具有极大优点，同时装载更容易和更快速。另一方面，甲醇燃料的电氧化具有慢动力学的特点，同时当实际关怀电流密度和电压时需要具有精细特供的催化剂。DMFC具有强的热限，因为它们使用离子交换膜作为电解质，这种组分不本事受高于100℃的温度：这负面地并极大程度地妨碍了甲醇或其他醇燃料的氧化动力学，同时在至少过去的二十年中持续要求改进阳极催化剂。本土地技术人员熟知的是，用于轻醇氧化的最好的催化剂材料是基于铂和其他贵金属的二元或三元组合物；特别是铂-钌二元合金就催化剂活性和稳定性而言是要紧优选的，同时它们既用作催化剂黑(catalyst black)，又用作例如活性碳上的載體催化劑，同时在多数情形中结合到电极结构中，优选地适于耦合到离子交换膜的气体扩散电极结构。然而，铂和钌非常难以结合成确实合金：现有技术中公开的典型的Pt∶Ru为1∶1的组合物差一点总是获得部分合金化的混合物。现有技术中用于生产铂和钌二元组合物的方法通常结束于协同淀积这两种金属的适当化合物的混合氧化物或氢氧化物颗粒，或在碳载体上协同淀积胶态金属颗粒。

例如，一种也许的催化剂制备方法始于US3,992,512的公开，其中公开了亚硫酸鉑化合物H3Pt(SO3)2OH(PSA)的制备；相应的RuSA可以通过雷同的途径制备，同时这些前体可以和过氧化氢反应并吸附在碳载体上接着还原。该过程往往导致合金催化剂含有硫和/或无定形氧化物相。

除了上述缺點，這些現有的方法並不比定會获得具有期望特征的催化劑，並且有時還具有其他限制。本領域中已知，爲了获得用于甲醇氧化的好的Pt:Ru合金，這兩種元素需要具有原子級的良好混合。例如，PSA和RuSA的氧化是一個慢速並且不完全的過程，會形成含有一定量硫的混合水合氧化物。另外，混合水合氧化物的還原需要高溫，這往往會導致相位分離。還發現使用LiBH4在THF中還原是不完全的過程。基于在有機溶劑中殼穩定膠體的方法僅能使催化劑具有小于30％的總金屬含量。甲醇氧化應用通常需要其含量高于60％。

本发明的一个目的是提供一种用于获得高合金化铂-钌组合物的方法，该组合物关于甲醇和其他有机燃料的氧化表现出高的催化活性。本发明的另一目的是提供一种催化剂，其关于存在CO的氢气的氧化具有高活性，例如在用于PEM燃料电池的重整产品中碰到的。本发明的再一个目的是提供一种用于轻有机分子的高效氧化的電化學工艺。