碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑及其制備方法

　　本发明涉及一种可用于甲酸、甲醇、乙醇等液体燃料电催化氧化反应的碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑及其制備方法。一种碳负载铂金铜纳米颗粒催化剂，该催化剂以碳纳米颗粒为载体，以钠米颗粒铂、金、铜为负载金属，其中，铂与金的原子比爲1:1，銅原子與鉑原子的原子比爲0.5:1—8:1，鉑、金、銅納米顆粒質量之和占總催化劑質量的10%—60%。本發明還涉及該催化劑的具體制備方法。本發明工藝簡單，操作簡便，適合大規模制備碳負載型燃料電池用催化劑材料。

燃料電池是一種不經過燃燒直接把化學能轉變爲電能的裝置，因此能量轉換功效高，同时沒有汙染和噪音，一般稱之爲清潔能源，可用于可移動電源及小型化電源，具有廣闊的應用前景。目前用于直接甲酸燃料電池的PtAu/C催化劑，當Pt、Au原子比爲1:1時，其催化性能最好。但由于鉑和金的價格昂貴，儲量有限，采掘冶煉較爲困難，催化劑成本的居高不下是造成燃料電池價格昂貴的全然原因。因此降低燃料電池陽極催化劑的貴金屬用量和制造成本，同時還要保全其較高的催化活性，成爲目前急需解決的問題。

一種制備碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑的方法，比照如下步驟進行:

步骤一、将鉑化合物、金化合物、铜化合物溶解于乙二醇中(乙二醇的量以能够满足鉑化合物、金化合物、铜化合物全部溶解即可，多点少点没特别妨碍)，其中，铂与金的原子比爲1:1，銅原子與鉑原子的原子比爲0.5:1—8:1，超聲攪拌1min — 3h ；

步驟二、稱取碳納米顆粒放入質量百分比爲20%— 70%的硝酸溶液中，碳納米顆粒質量與步驟一中鉑、金、銅原子總質量比爲9:1一4:6，在60—80°C下攪拌I一2h，過濾出碳納米顆粒，用超純水反複清洗碳納米顆粒直到pH=7爲止，然後进入到步驟一乙二醇溶液中，均勻攪拌並在恒溫40— 60°C下超聲疏散I一 1h ;

步驟三、將硼氫化鈉溶解于PH值在12 —13之間的氫氧化鈉水溶液中，硼原子爲步驟一中鉑、金、銅總原子的6—10倍，再进入乙醇(爲了提高還原劑的還原能力，进入少量的乙醇，乙醇量沒特別要求)，並攪拌均勻，制成還原劑溶液；

步驟四、在恒溫40— 70°C下，將步驟三中获得的還原劑溶液緩慢滴加到步驟二所获得的乙二醇溶液中，直至滴加完全，获得的懸浮液靜置1-2天，倒掉上層液體後將沈澱物用超純水反複清洗3— 10次，然後于50— 80°C下蒸幹，研磨後獲得碳負載鉑金銅納米顆粒催化劑。