-B催化劑的X射線電子能(EDX)譜圖，EDX分析證明，該催化劑由三種元素組成，分別為Au、Co和B。此外，還含有少量的氧元素，這可能是催化劑吸附的氧或水分。
[0037]通過(guò)以上表征，證明本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物是以晶體金為核心，非晶體鈷-硼為殼層的核殼型結(jié)構(gòu)納米材料，粒徑約為15nm。
[0038]圖8是以本實(shí)施例制備的AuOCo-B為直接硼氫化物燃料電池(DBFC)陽(yáng)極催化劑，鈣鈦礦型氧化物(LaNh9R^1O3)為陰極催化劑組成的單電池的功率密度曲線。很明顯，從圖中可以看出，該燃料電池最大功率密度達(dá)到85mW.cm—2，此時(shí)電流密度為130mA.cm—2。與文獻(xiàn)報(bào)道的納米多孔碳載鉑Pt/NPC(Liu J1Wang H,Wu C1Zhao Q L1Wang X Y,Yi L H,Preparat1n and characterizat1n of nanoporous carbon-supported platinum asanode electrocatalyst for direct borohydride fuel cell.1nt J Hydrogen Energy2014;39:6729-36.)催化的陽(yáng)極(54mW.cm—2)及碳載核殼結(jié)構(gòu)的金鎳合金Ni@Au/C(DuanDH,Liang Jff1Liu HH,You X,ffei HK,Wei GQ,Liu SB,The effective carbon supportedcore—shell structure of N1Au catalysts for electro-oxidat1n ofborohydride.1nt J Hydrogen Energy 2015;40:488-500.)催化的陽(yáng)極(74mW.cm—2)相比，本實(shí)施例制備的AuOCo-B表現(xiàn)出更好的放電性能。
[0039]實(shí)施例2
[0040]本實(shí)施例的催化劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的金鈷硼合金，其中非晶態(tài)鈷-硼為殼，晶態(tài)金為核，催化劑的制備方法為:
[0041]步驟一、將0.1mol六水合二氯化鈷和0.0Olmol四水合氯金酸溶解于去離子水中，配制成鈷離子和金離子的總濃度為0.lmol/L的混合溶液；
[0042]步驟二、將0.505mol硼氫化鉀溶于去離子水中配制成濃度為0.5mol/L的硼氫化鉀溶液，然后向所述硼氫化鉀溶液中加入氫氧化鉀至溶液pH值為12，得到硼氫化鉀-氫氧化鉀混合溶液；
[0043]步驟三、在溫度為10°C的攪拌條件下，將步驟二中所述硼氫化物-氫氧化物混合溶液以2mL/min的速度加入步驟一中所述混合溶液中，待反應(yīng)無(wú)氣體產(chǎn)生后繼續(xù)攪拌2h，過(guò)濾反應(yīng)物料得到沉淀；
[0044]步驟四、將步驟三中得到的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌至中性，然后用無(wú)水乙醇洗滌2次，真空干燥，得到核殼型金@鈷-硼催化劑；所述真空干燥的真空度為80Pa，溫度為80°C，時(shí)間為7h。
[0045]對(duì)本實(shí)施例制備的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例制備的產(chǎn)物是以晶體金為核心，非晶體鈷-硼為殼層的核殼型結(jié)構(gòu)納米材料，粒徑約為25nm。以本實(shí)施例制備的A u @ C ο - B為直接硼氫化物燃料電池(D B F C)陽(yáng)極催化劑，鈣鈦礦型氧化物(LaN1.9Ru0.1Ο3)為陰極催化劑制備燃料電池，燃料電池的最大功率密度達(dá)到81W.cm—2。
[0046]實(shí)施例3
[0047]本實(shí)施例的催化劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的金鈷硼合金，其中非晶態(tài)鈷-硼為殼，晶態(tài)金為核，催化劑的制備方法為:
[0048]步驟一、將0.1mol六水合二氯化鈷和0.05mol四水合氯金酸溶解于去離子水中，配制成鈷離子和金離子的總濃度為Imo I /L的混合溶液；
[0049]步驟二、將0.75mol硼氫化鉀溶于去離子水中配制成濃度為lmol/L的硼氫化鉀溶液，然后向所述硼氫化鉀溶液中加入氫氧化鉀至溶液pH值為11.5，得到硼氫化鉀-氫氧化鉀混合溶液；
[0050]步驟三、在溫度為15°C的攪拌條件下，將步驟二中所述硼氫化物-氫氧化物混合溶液以lmL/min的速度加入步驟一中所述混合溶液中，待反應(yīng)無(wú)氣體產(chǎn)生后繼續(xù)攪拌1.5h，過(guò)濾反應(yīng)物料得到沉淀；
[0051]步驟四、將步驟三中得到的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌至中性，然后用無(wú)水乙醇洗滌3次，真空干燥，得到核殼型金@鈷-硼催化劑;所述真空干燥的真空度為90Pa，溫度為70°C，時(shí)間為8h。
[0052]對(duì)本實(shí)施例制備的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例制備的產(chǎn)物是以晶體金為核心，非晶體鈷-硼為殼層的核殼型結(jié)構(gòu)納米材料，粒徑約為20nm。以本實(shí)施例制備的A u O C ο - B為直接硼氫化物燃料電池(D B F C)陽(yáng)極催化劑，鈣鈦礦型氧化物(LaN1.9Ru0.1Ο3)為陰極催化劑制備燃料電池，燃料電池的最大功率密度達(dá)到80W.cm—2。
[0053]實(shí)施例4
[0054]本實(shí)施例的催化劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的金鈷硼合金，其中非晶態(tài)鈷-硼為殼，晶態(tài)金為核，催化劑的制備方法為:
[0055]步驟一、將0.1mol六水合二氯化鈷和0.03mol四水合氯金酸溶解于去離子水中，配制成鈷離子和金離子的總濃度為0.5mo I /L的混合溶液；
[0056]步驟二、將0.26mol硼氫化鉀溶于去離子水中配制成濃度為0.8mol/L的硼氫化鉀溶液，然后向所述硼氫化鉀溶液中加入氫氧化鉀至溶液pH值為12，得到硼氫化鉀-氫氧化鉀混合溶液；
[0057]步驟三、在溫度為18°C的攪拌條件下，將步驟二中所述硼氫化物-氫氧化物混合溶液以1.5mL/min的速度加入步驟一中所述混合溶液中，待反應(yīng)無(wú)氣體產(chǎn)生后繼續(xù)攪拌lh，過(guò)濾反應(yīng)物料得到沉淀；
[0058]步驟四、將步驟三中得到的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌至中性，然后用無(wú)水乙醇洗滌3次，真空干燥，得到核殼型金@鈷-硼催化劑;所述真空干燥的真空度為85Pa，溫度為70°C，時(shí)間為7h。
[0059]對(duì)本實(shí)施例制備的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例制備的產(chǎn)物是以晶體金為核心，非晶體鈷-硼為殼層的核殼型結(jié)構(gòu)納米材料，粒徑約為17nm。以本實(shí)施例制備的A u O C ο - B為直接硼氫化物燃料電池(D B F C)陽(yáng)極催化劑，鈣鈦礦型氧化物(LaN1.9Ru0.1Ο3)為陰極催化劑制備燃料電池，燃料電池的最大功率密度達(dá)到83W.cm—2。
[0060]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池用核殼型金@鈷-硼催化劑，其特征在于，該催化劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的金鈷硼合金，其中非晶態(tài)鈷-硼為殼，晶態(tài)金為核;該催化劑的制備方法包括以下步驟: 步驟一、配制鈷鹽和金鹽的混合溶液，混合溶液中金元素和鈷元素的摩爾比為(0.0I?0.5):1; 步驟二、將硼氫化物溶于去離子水中配制成硼氫化物溶液，然后向所述硼氫化物溶液中加入氫氧化物至溶液pH值為11?12，得到硼氫化物-氫氧化物混合溶液;所述硼氫化物為硼氫化鉀或硼氫化鈉，氫氧化物為氫氧化鉀或氫氧化鈉； 步驟三、在溫度為10°C?20°C的攪拌條件下，將步驟二中所述硼氫化物-氫氧化物混合溶液以lmL/min?2mL/min的速度加入步驟一中所述混合溶液中，待反應(yīng)無(wú)氣體產(chǎn)生后繼續(xù)攪拌Ih?2h，過(guò)濾反應(yīng)物料得到沉淀;所述硼氫化物-氫氧化物混合溶液的加入量為使硼元素的摩爾量為鈷元素和金元素總摩爾量的2?5倍； 步驟四、將步驟三中得到的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌至中性，然后用無(wú)水乙醇洗滌，真空干燥，得到核殼型金O鈷-硼催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用核殼型金O鈷-硼催化劑，其特征在于，步驟一中所述混合溶液中鈷離子和金離子的總濃度為0.1mo I/L?Imo I/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用核殼型金O鈷-硼催化劑，其特征在于，步驟二中所述硼氫化物溶液的濃度為0.1mo I/L?Imo I/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用核殼型金O鈷-硼催化劑，其特征在于，步驟四中所述真空干燥的真空度為80Pa?lOOPa，溫度為60°C?80°C，時(shí)間為6h?8h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種燃料電池用核殼型金鈷-硼催化劑，該催化劑為具有核殼結(jié)構(gòu)的金鈷硼合金，其中非晶態(tài)鈷-硼為殼，晶態(tài)金為核。本發(fā)明的核殼型催化劑為非晶態(tài)材料包裹晶態(tài)材料，區(qū)別于以往的“晶包晶”結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)兼具非晶態(tài)材料和晶態(tài)材料的共同特性，催化性能優(yōu)越，能有效提高燃料電池的放電性能，大幅度降低了貴金屬的用量，使燃料電池成本顯著降低，這將有利于促進(jìn)燃料電池的發(fā)展。本發(fā)明的催化劑采用一步還原法制備，制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，制備的催化劑粒徑均勻，分散性好。
【IPC分類(lèi)】H01M4/92, H01M4/90, B82Y40/00, H01M4/88, B82Y30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105702971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610055510
【發(fā)明人】李賽
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日