[01240218]直接甲醇燃料电池金属酞菁功能化石墨烯载Pt催化剂的制备方法

目前,直接甲醇燃料电池阳极电催化剂的有效成分仍以Pt为主。由于Pt不仅成本较高、资源有限,而且易被燃料氧化产生的CO等中间产物毒化,大大限制了其广泛的应用。因此,如何降低贵金属Pt的用量,提高Pt的利用效率和电催化剂的性能一直是涉及直接甲醇燃料电池和相关领域发展的重大关键问题。 电催化剂中Pt纳米颗粒的尺寸、分散度和利用效率强烈依赖于所用的催化剂载体及其表面性质。尽管碳载Pt基电催化剂被广泛用作甲醇氧化反应的阳极电极材料,但由于受载体碳黑中孔尺寸小、电化学稳定性差等因素的影响,该催化剂的低Pt利用效率和较差的电催化性能仍有待于提高。近年来备受关注的新型碳载体——碳纳米管也存在制造成本高以及制备过程中残留的金属催化剂对电催化性能产生影响等问题。 石墨烯因具有突出的导电、导热和力学性能以及理论上极高的比表面积（2600 ㎡/g）等独特的物理和化学性质,而在燃料电池催化剂制备领域吸引了人们广泛的兴趣。然而,结构完整的石墨烯化学稳定性高,其表面呈惰性状态,且石墨烯片层间存在较强的范德华力,容易产生聚集,很难在水及常见的有机溶剂中均匀分散并稳定存在,这给石墨烯基燃料电池催化剂的构建造成了极大的困难。因此,对石墨烯进行有效的功能化以改善其表面性质和分散性能仍然是人们面临的一大挑战。 本发明提供了一种直接甲醇燃料电池金属酞菁功能化石墨烯载Pt催化剂的制备方法,并以金属酞菁分子功能化石墨烯复合材料为载体,通过超声波处理或水热反应的途径在其表面沉积Pt纳米粒子,即制得金属酞菁功能化石墨烯载Pt催化剂。该类催化剂中沉积的Pt纳米颗粒具有尺寸小、分散性好以及电化学活性表面积高等特点,极大地提高了催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性,且具有优良的抗CO中毒能力。