一种质子交换膜燃料电池催化剂载体的制备方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201110251462.7
申 请 日：20110829
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号重庆大学
公 开 日：20140326
公 开 号：CN102324530B
代 理 人：
代理机构：
摘 要：本发明提供一种质子交换膜燃料电池催化剂载体的制备方法，属于燃料电池技术领域。本发明首先采用季铵盐插层扩大蒙脱土层间距离、疏松整体结构，然后通过多元醇-水化方法将蒙脱土剥离成单层，再通过季铵盐水化反应将单层蒙脱土破碎成为50～200纳米的片层结构，最后采用纳米涂层技术将全氟磺酸树脂涂覆于蒙脱土单片层上形成具有优良质子传导能力、合适孔隙率以及独特单片层结构的燃料电池催化剂载体材料。本发明工艺简单，成本低廉，适合工业化生产，采用本发明制备的催化剂载体可广泛应用于质子交换膜燃料电池领域。
主 权 项：一种质子交换膜燃料电池催化剂载体的制备方法，其具体方法步骤包括(1)十六烷基季铵盐扩层蒙脱土按钠基蒙脱土∶十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1∶0.5称取钠基蒙脱土和十六烷基三甲基溴化铵，先将钠基蒙脱土加入60℃去离子水中，超声搅拌15分钟形成质量浓度为0.05克/毫升的钠基蒙脱土悬浮液；然后将十六烷基三甲基溴化铵加入到上述钠基蒙脱土悬浮液中，60℃超声搅拌30分钟后，在100℃条件下加热回流24小时，最后冷却至60℃，经真空抽滤，60℃去离子水洗涤3次，60℃干燥24小时，研磨后得到十六烷基季铵盐扩层蒙脱土；其特征在于：(2)单片层蒙脱土的制备按十六烷基季铵盐扩层蒙脱土∶季铵盐的质量比为1∶1～4称取步骤(1)所获得的十六烷基季铵盐扩层蒙脱土和季铵盐，先将十六烷基季铵盐扩层蒙脱土分散在去离子水中，超声搅拌3～8小时形成质量浓度为0.01～0.1克/毫升的十六烷基季铵盐扩层蒙脱土悬浮液；按十六烷基季铵盐扩层蒙脱土悬浮液∶乙二醇或丙三醇或异戊二醇的体积比为1∶1～4量取乙二醇或丙三醇或异戊二醇，并将其加入十六烷基季铵盐扩层蒙脱土悬浮液中，搅拌1～3小时后，转移至反应釜中，120～180℃保持4～8小时，冷却至室温，过滤，获得初次剥离的蒙脱土；然后向反应釜中加入去离子水、季铵盐和初次剥离的蒙脱土，搅拌1～3小时形成质量浓度为0.01～0.1克/毫升的初次剥离蒙脱土悬浮液，将反应釜加热至160～200℃并保持10～20小时，最后冷却至室温，经真空抽滤，去离子水洗涤3次和无水乙醇洗涤3次，60℃干燥24小时，研磨后获得单片层蒙脱土；(3)全氟磺酸树脂涂覆单片层蒙脱土的制备按单片层蒙脱土∶全氟磺酸树脂的质量比为1∶0.1～0.8分别称取步骤(2)所得到的单片层蒙脱土和全氟磺酸树脂，先将单片层蒙脱土分散在乙醇或乙二醇或异丙醇中，50～70℃超声搅拌1～6小时形成质量浓度为0.01～0.1克/毫升的单片层蒙脱土悬浮液；然后将全氟磺酸树脂加入单片层蒙脱土悬浮液中，50～70℃超声搅拌5～20小时后，转移至反应釜中，130～140℃保持1～3小时，最后冷却至室温，经真空抽滤，去离子水洗涤3次和无水乙醇洗涤3次，60℃干燥24小时，研磨后获得全氟磺酸树脂涂覆单片层蒙脱土。
关 键 词：
法律状态：生效
IPC专利分类号：H01M4/88