單疏散納米氧化銥電催化劑的合成方法

　　氧化銥(IrO2)是當今新能源領域中不可或缺的重要材料，要紧應用于固體聚合物電解質電解水(PEMWE)和可再生燃料電池(URFC)系統中。IrO2具有较高的化学稳定性和電化學稳定性，耐酸耐碱，耐電化學腐蚀，同时还具有较高的电催化活性，极化过电位较低，能量结果较高，由于这些特征使其成为PEMWE和URFC系統的優良電催化劑。在現有技術中IrO2電催化劑的合成多采用以下幾種方法:(I)在T1、ΙΤ0, Si等基板上熱分解銥的前驅體化合物，生成穩固的IrOjl，即形成DSA電極，作爲陽極應用于電解、電鍍等行業。但電極中的活性身分(IrO2)呈層狀聚集狀態，只有外表暴露部分發揮催化作用，而包藏在內層的11<)2則被浪費，因此其催化功效較低。特别在當今領先的固體聚合物電解質電解技術和一體式可再生燃料電池中上述工藝技術難以被應用。(2)使用濺射技術制備IrCV薄膜或薄層，用作電解或電鍍的陽極。顯然催化劑的使用率也是很低的，並且也不能應用于PEMWE和URFC系統中。(3)在制備IrO2納米粉體方面，多采用硝酸鹽熔燒法，即Adams法。此法能批量制備納米规格的IrO2顆粒，但該方法中IrO2粒子的生長是隨機進行的，不能調控，获得的産物粒徑分布範圍較寬，粒子形貌各異，造成催化活性的不穩定以及催化劑壽命的不均衡。總之，傳統的制備方法所获得的IrO2，粒徑分布不均勻，粒子形貌處于團聚態，粒子之間的空間排布不可控。從目前納米材料的制備技術來看，制備單疏散(均一粒徑)的納米粒子仍然是一個巨大的挑戰，而要實現粒子的空間可控分布更是這一領域的技術難關。

一种單疏散納米氧化銥電催化劑的合成方法，通过的的确步骤为：（1）前驅體溶液在SBA-15分子篩孔道中的浸漬和灌注；（2）複合體的燒結與前驅體熱分解；（3）SBA-15分子篩模板劑的移除。通過灌注、燒結、移除模板的工藝路線制備出單疏散的IrO2納米。本發明所制備的IrO2納米粒子大小均一，粒徑統一，實現了單疏散合成；IrO2纳米粒子空间分布均匀，有利于提高催化剂比外表积和催化活性，也有利于液相传质；由于氧化铱粒径均一，并形成了均匀的空间网络结构，在電化學性能上表现出很高的催化活性和长期稳定性。