鈦鎢氧化物包覆碳納米管載鉑電催化劑

燃料電池是一種直接將化學能轉化為電能的裝置。它具有能量轉化效率高、環境友好、操作溫度低、低溫快速啟動、比功率與比能量高等突出特點，被認為是未來電動汽車及其它民用場合最有希望的化學電源。

碳載鉑催化劑具有突出的催化活性，被視作理想的燃料電池催化劑。然而近年來國內外針對燃料電池催化劑穩定性和活性做了大量的研究發現, 碳載體與鉑之間相互作用弱、碳載體易發生腐蝕，納米鉑顆粒很容易在載體表面遷移、團聚長大，甚至流失，導致催化劑活性衰減，最終導致燃料電池使用壽命縮短。

針對現有燃料電池陰極催化劑穩定性和活性較差的缺點，有學者採用溶膠凝膠法在碳納米管表面均勻包覆鈦鎢氧化物，再通過熱處理形成結晶度高、電導率高的鈦鎢氧化物包覆層，並以此負載鉑催化劑，其主要過程如下：

（1）碳納米管的純化

稱取1克市售的碳納米管，加入160毫升濃硝酸，加熱回流3小時，冷卻，超純水稀釋，濾出上層清液，多次離心洗滌，烘乾，研磨後得到純化的碳納米管。

（2）鈦鎢氧化物包覆碳納米管的製備

按步驟（1）所獲得的純化碳納米管︰鈦酸丁酯︰鎢酸鈉的品質比為1︰2.5︰1分別稱取純化碳納米管、鈦酸丁酯和鎢酸鈉；按無水乙醇︰氨水︰過氧化氫溶液的體積比為1︰0.2︰0.008分別量取無水乙醇、氨水和過氧化氫溶液，其中，氨水的品質濃度為28%，過氧化氫溶液的品質濃度為30%；將步驟一所獲得的純化碳納米管分散在無水乙醇中，再緩慢加入鈦酸丁酯，超聲攪拌40分鐘，獲得碳納米管鈦酸丁酯分散液；將鎢酸鈉溶解在氨水中，再緩慢加入過氧化氫溶液，超聲振盪15分鐘，獲得鎢酸鈉溶液；再將上述鎢酸鈉溶液緩慢滴加到上述碳納米管鈦酸丁酯分散液中，攪拌反應48小時後，烘乾、研磨獲得非晶鈦鎢氧化物包覆碳納米管；最後將上述非晶鈦鎢氧化物包覆碳納米管在氮氣或氬氣氣氛下650℃焙燒2小時，冷卻至室溫，水洗兩次，醇洗兩次，烘乾、研磨獲得鈦鎢氧化物包覆碳納米管；

（3）鈦鎢氧化物包覆碳納米管載鉑電催化劑的製備

按步驟二所獲得的鈦鎢氧化物包覆碳納米管︰氯鉑酸︰檸檬酸三鈉︰硼氫化鈉的品質比為1︰1.1︰0.76︰10分別稱取鈦鎢氧化物包覆碳納米管、氯鉑酸、檸檬酸三鈉和硼氫化鈉；將步驟二）所獲得的鈦鎢氧化物包覆碳納米管分散在乙二醇中，超聲攪拌40分鐘，形成品質濃度為3毫克/毫升鈦鎢氧化物包覆碳納米管分散液；然後將氯鉑酸緩慢加入上述鈦鎢氧化物包覆碳納米管分散液中，攪拌6小時，再加入檸檬酸三鈉繼續攪拌4小時，然後以品質濃度為5%的氫氧化鈉溶液調pH值至9，再緩慢加入硼氫化鈉，攪拌反應4小時，最後經離心、水洗、醇洗、真空乾燥、研磨獲得鈦鎢氧化物包覆碳納米管載鉑電催化劑。

鈦鎢氧化物包覆碳納米管載鉑電催化劑”可應用於以質子交換膜為電解質的燃料電池，如氫氧質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池等的氣體電極。也可用於各種航天器，可擕式電子設備，如攝像機，筆記型電腦，電動玩具等。

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