钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂

燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的装置。它具有能量转化效率高、环境友好、操作温度低、低温快速启动、比功率与比能量高等突出特点，被认为是未来电动汽车及其它民用场合最有希望的化学电源。

碳载铂催化剂具有突出的催化活性，被视作理想的燃料电池催化剂。然而近年来国内外针对燃料电池催化剂稳定性和活性做了大量的研究发现, 碳载体与铂之间相互作用弱、碳载体易发生腐蚀，纳米铂颗粒很容易在载体表面迁移、团聚长大，甚至流失，导致催化剂活性衰减，最终导致燃料电池使用寿命缩短。

针对现有燃料电池阴极催化剂稳定性和活性较差的缺点，有学者采用溶胶凝胶法在碳纳米管表面均匀包覆钛钨氧化物，再通过热处理形成结晶度高、电导率高的钛钨氧化物包覆层，并以此负载铂催化剂，其主要过程如下：

（1）碳纳米管的纯化

称取1克市售的碳纳米管，加入160毫升浓硝酸，加热回流3小时，冷却，超纯水稀释，滤出上层清液，多次离心洗涤，烘干，研磨后得到纯化的碳纳米管。

（2）钛钨氧化物包覆碳纳米管的制备

按步骤（1）所获得的纯化碳纳米管︰钛酸丁酯︰钨酸钠的质量比为1︰2.5︰1分别称取纯化碳纳米管、钛酸丁酯和钨酸钠；按无水乙醇︰氨水︰过氧化氢溶液的体积比为1︰0.2︰0.008分别量取无水乙醇、氨水和过氧化氢溶液，其中，氨水的质量浓度为28%，过氧化氢溶液的质量浓度为30%；将步骤一所获得的纯化碳纳米管分散在无水乙醇中，再缓慢加入钛酸丁酯，超声搅拌40分钟，获得碳纳米管钛酸丁酯分散液；将钨酸钠溶解在氨水中，再缓慢加入过氧化氢溶液，超声振荡15分钟，获得钨酸钠溶液；再将上述钨酸钠溶液缓慢滴加到上述碳纳米管钛酸丁酯分散液中，搅拌反应48小时后，烘干、研磨获得非晶钛钨氧化物包覆碳纳米管；最后将上述非晶钛钨氧化物包覆碳纳米管在氮气或氩气气氛下650℃焙烧2小时，冷却至室温，水洗两次，醇洗两次，烘干、研磨获得钛钨氧化物包覆碳纳米管；

（3）钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂的制备

按步骤二所获得的钛钨氧化物包覆碳纳米管︰氯铂酸︰柠檬酸三钠︰硼氢化钠的质量比为1︰1.1︰0.76︰10分别称取钛钨氧化物包覆碳纳米管、氯铂酸、柠檬酸三钠和硼氢化钠；将步骤二）所获得的钛钨氧化物包覆碳纳米管分散在乙二醇中，超声搅拌40分钟，形成质量浓度为3毫克/毫升钛钨氧化物包覆碳纳米管分散液；然后将氯铂酸缓慢加入上述钛钨氧化物包覆碳纳米管分散液中，搅拌6小时，再加入柠檬酸三钠继续搅拌4小时，然后以质量浓度为5%的氢氧化钠溶液调pH值至9，再缓慢加入硼氢化钠，搅拌反应4小时，最后经离心、水洗、醇洗、真空干燥、研磨获得钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂。

钛钨氧化物包覆碳纳米管载铂电催化剂”可应用于以质子交换膜为电解质的燃料电池，如氢氧质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等的气体电极。也可用于各种航天器，便携式电子设备，如摄像机，笔记本电脑，电动玩具等。

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