本发明涉及碳纳米管(CNT)-中孔性碳复合物，其制备方法，担载催化剂， 及燃料电池，更具体地，本发明涉及利用CNT-中孔性硅石复合物制备的CNT-中孔性碳复合物，制备CNT-中孔性碳复合物的方法，利用CNT-中孔性碳复 合物作为担体的担载催化剂，及利用该担载催化剂的燃料电池。

燃料电池是清洁能源，并且作为化石燃料的替代物之一而广受人们的关注。
燃料电池是一种发电系统，其通过燃料如氢、天然气或曱醇与氧化剂之 间的电化学反应产生直流电。通常，燃料电池包括所提供的燃料在这里被电 化学氧化的阳极(燃料电极)，氧化剂在这里被电化学还原的阴极(空气电极)， 及介于阳极和阴极之间并为阳极所产生的离子传递至阴极提供途径的电解 质膜。电子通过燃料在阳极的氧化而产生，通过外电路作功，然后返回至阴 极以还原氧化剂。这种燃料电池中最重要的元件之一是包含于阳极和阴极之 中以催化电化学反应的催化剂。因而，人们已经进行了很多试验，尝试提高 电极中所用催化剂的活性。催化活性随着催化剂表面积的增加而增加，因而， 需要通过降低催化剂的颗粒直径至几个纳米，使催化剂均匀地分布在电极 上，进而增加反应表面积。为此，还需要增加催化剂担体的表面积，在这一 问题上正在进行大量的研究。
因为高孔隙率和充当电子流路径的高电导率，所以燃料电池的催化剂担 体需要具有大的表面积。广泛使用无定形微孔碳粉末如通常所说的活性碳或 碳黑作为燃料电池的催化剂担体。
无定形微孔碳粉末通常是通过化学和/或物理方法活化原材料如木材、 泥炭、木炭、煤、褐煤、椰子壳、石油焦等而制备的。 一般地，活性碳具有 约1 nm或更小的孔隙尺寸和约60〜1000 mVg的表面积。更具体地，Vulcan Black和KetjenBlack，它们是最广泛地用作燃料电池催化剂担体的商品，分别具有约230 m2/g和约800 m2/g的表面积。它们的初级颗粒尺寸为约100 nm 或更小。
然而，该无定形微孔碳颗粒的微孔相互联系较差。具体地，在常规的直 接甲醇燃料电池(DMFC)中，利用无定形微孔碳颗粒作为担体的担载催化剂 具有比仅由金属颗粒构成的催化剂低的反应活性。然而，当使用仅由金属颗 粒构成的催化剂时，DMFC的价格因高催化剂成本而升高。因而，需要开发 能够提高催化剂反应活性的碳担体。
为了克服这些问题，韩国专利待审公开第2001-0001127号披露一种中
方法，所述中孔性硅石是利用表面活性剂作为模板材料制备的。在上述基于 纳米复制的方法中，使用其中的微孔通过中孔三维连接的有序的中孔性硅石 如"MCM-48"和"SBA-1"作为模板，制备具有微孔和中孔的有序的中孔性碳 分子筛，所述中孔具有均匀的直径并规则地排列。
然而，由于上述有序的中孔性碳是由无定形碳构成的，所以其电导率较 低。因此，仍需要提高分子篩的电导率，以进一步提高燃料电池的性能。

本发明提供碳纳米管(CNT)-中孔性硅石复合物及其制备方法。 本发明还提供用于提高燃料电池性能的CNT-中孔性碳复合物及其制备方法。
本发明还提供金属催化剂颗粒均匀地担在CNT-中孔性碳复合物上的担
载催化剂。
本发明还提供利用所述担载催化剂的燃料电池。
一方面，本发明提供碳纳米管(CNT)-中孔性硅石复合物，其包含CNT 和中孔性硅石。
另一方面，本发明提供一种制备CNT-中孔性硅石复合物的方法，该方 法包括：混合表面活性剂、水和CNT,并使所得混合物稳定化；向所得产物 中加入硅石源和水，并搅拌该混合物；向所得溶液中加入酸，以调节该溶液 的pH;加热所得溶液以得到粉末；及过滤和洗涤所得到的粉末，并煅烧洗 过的粉末。
再一方面，本发明提供CNT-中孔性碳复合物，其包含CNT和中孔性碳。再一方面，本发明提供一种制备CNT-中孔性碳复合物的方法，该方法 将可聚合的含碳化合物与载体混合，制得碳前体溶胶；用该碳前体溶胶浸渍
所述CNT-中孔性硅石复合物；通过热处理，聚合浸渍到CNT-中孔性硅石复 合物中的碳前体溶胶，得到碳前体；通过热分解，将该碳前体转化成碳-CNT-硅石复合物材料；及用能够选择性溶解硅石的溶液处理碳-CNT-硅石复合物， 以除去-圭石。
再一方面，本发明提供担载催化剂，该担载催化剂包含：含有CNT和 中孔性碳的CNT-中孔性碳复合物；及均匀地担载在所述CNT-中孔性碳复合 物上的金属催化剂颗粒。
再一方面，本发明提供一种燃料电池，该燃料电池包括：阴极；阳极； 及介于阴极和阳极之间的电解质膜，其中所述阴极和阳极中至少有一个包含 所述的担载催化剂。
CNT-中孔性碳复合物因其中所包含的CNT而具有高电导率，因而，与 常规的不含CNT的催化剂担体相比，当燃料电池的电极中使用CNT-中孔性 碳复合物时，其可以显著地提高燃料电池的性能。
附图说明
通过结合附图详述其示例性实施方案，本发明的上述及其它特征和优点 将会更加显而易见，在附图中：
图1A是根据本发明实施方案的方法制备的碳纳米管(CNT)-中孔性硅石 复合物的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图1B是根据本发明实施方案的方法制备的碳纳米管(CNT)-中孔性硅石 复合物的透射电子显微镜(TEM)照片；
图2A是在根据本发明实施方案的实施例中制备的CNT-中孔性硅石复
图2B是在根据本发明实施方案的实施例中制备的CNT-中孔性碳复合 物以及在对比例中制备的中孔性碳材料的XRD图；
图3是根据本发明实施方案的CNT-中孔性硅石复合物，除去硅石之前 CNT-中孔性硅石复合物和碳-CNT-硅石复合物的混合物，除去硅石之后CNT-中孔性碳复合物的XRD图；图4是在根据本发明实施方案的实施例中和对比例中制备的担载催化
剂的XRD图；及
图5是在根据本发明实施方案的实施例中和对比例中制备的燃料电池 的电池电势-电流密度曲线图。

在本发明的实施方案中，首先制备碳纳米管(CNT)-中孔性硅石复合物， 然后利用CNT-中孔性硅石复合物作模板，制备CNT-中孔性碳复合物。CNT-中孔性碳复合物呈基本上由碳构成的多孔性颗粒的形式。与主要是微孔的常 规的无定形微孔碳粉末不同，CNT-中孔性碳复合物具有适当比例的中孔和微 孔。根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，微孔是指直径约2nm 或更小的孔，中孔是指直径约2〜50nm的孔。
CNT-中孔性碳复合物的孔可以是也可以不是规则排列的。在CNT-中孔 性碳复合物中，微孔通过中孔相互连接，或者中孔通过微孔相互连接。因此， 反应物容易通过中孔提供给微孔，而且生成于微孔中的产物也容易通过中孔 排到担载催化剂颗粒的外部。
CNT-中孔性碳复合物可以用中孔的平均直径和/或表面积来表征。
在CNT-中孔性碳复合物中，中孔可具有2〜10nm的平均直径。如果中 空的平均直径小于2nm,则所提供的燃料不容易扩散，从而降低催化活性。 如果中空的平均直径大于10nm,则比表面积降低，从而降低催化效率。
CNT-中孔性碳复合物可以具有800 m2/g或更大的比表面积，特别是 1000〜3500 m2/g的比表面积。如果CNT-中孔性碳复合物的比表面积小于800 m2/g，则在制备担载催化剂的过程中高浓度的金属颗粒不能高度地分散。如 果CNT-中孔性碳复合物的比表面积大于3500 m2/g，则存在太多的微孔而且 燃料和材料的扩散也差，从而降低催化效率。
如上所述，CNT-中孔性碳复合物是这样制备的：制备CNT-中孔性硅石 复合物；利用CNT-中孔性硅石复合物中的硅石为模板，将碳前体溶胶转化 成碳-CNT-硅石复合物；然后通过将其溶解于特定的溶液中而除去硅石。 现将说明根据本发明实施方案的制备CNT-中孔性硅石复合物的方法。 首先，将表面活性剂溶解于水中并与CNT混合。表面活性剂的浓度按 IOO重量份的CNT计为1000-100000重量份。CNT可以是单壁CNT(SWNT)、多壁CNT(MWNT)或-友纳米纤维。
其次，将硅石源加到所得的产物中。硅石源的浓度按100重量份的CNT 计为3000~300000重量份。接着向所得产物中加水，使要得到的溶液的量按 100重量份的CNT计为5000〜500000重量份。硅石源可以是烷氧基硅烷。对 烷氧基硅烷没有具体的限制，其可以是四乙氧基硅烷(TEOS)或四曱氧基硅 烷。作为选择，硅石源也可以是硅酸钠水溶液。硅酸钠在水溶液中的浓度可 以为10~30%重量。
随后，向所得溶液中加入酸以调节其pH。对所述的酸没有具体的限制， 其可以为硝酸、盐酸、硫酸或乙酸。溶液的pH可以调整至-0.7〜7。
接下来，通过搅拌使所得溶液充分混合，并通过在烘箱中加热进行反应。 加热温度可以为80〜160°C。如果加热温度小于80°C,则所得溶液不能充分 水解，因而产物的结构可能不牢固。如果加热温度大于160°C,则不能形成 所需的结构。对反应时间没有具体的限制，其容易根据反应条件选取，使得 可以实现合适的产率。通常，加热时间可以为30分钟至2小时。所生成的 产物以其中分布有白色粉末的浑浊液体的形式得到。
然后，利用常规方法如过滤和离心法，从浑浊液体中分离出粉末。分离 粉末之后，将其洗涤若干次。
洗涤之后，将粉末干燥，然后在反应炉中煅烧，得到CNT-中孔性硅石 复合物。粉末的干燥可以在室温下进行约12~36小时。干燥粉末的煅烧温度 可以为300~550°C。如果煅烧温度小于300°C,则模板的骨架结构不能很好 地形成，因为有杂质残留。如果煅烧温度大于55(TC，则骨架结构可能不均 匀，且复合物中的CNT会燃烧。煅烧可在氧化性气氛如空气中进行。煅烧 可以进行约3〜15小时。如果煅烧时间小于约3小时，则可能残留杂质。如 果煅烧时间大于约15小时，则在CNT-中孔性硅石复合物的制备期间花费太 多的时间。
CNT在CNT-中孔性硅石复合物中的浓度可以为0.3~10%重量。，果 CNT在CNT-中孔性硅石复合物中的浓度小于0.3%重量，则不能指望CNT 在提高电导率方面的积极效果。如果CNT在CNT-中孔性硅石复合物中的浓 度大于10%重量，则CNT不能均匀地分散，从而不能容易地制备中孔性硅 石复合物。
利用如此制备的CNT-中孔性硅石复合物作为模板，以制备CNT-中孔性碳复合物。
现将概略性地说明根据本发明实施方案制备CNT-中孔性碳复合物的方
碳化合物)制备碳口前体溶:交f ^次，；通过聚合CNT-中孔性硅石复::中的碳 前体溶胶得到碳前体。接着，通过热分解将碳前体转化成碳-CNT-硅石复合 物，然后溶解并除去作为模板的硅石，制得CNT-中孔性碳复合物。
将碳前体填充到作为模板的CNT-中孔性硅石复合物的孔隙中。术语"碳 前体"是指可以通过热分解而碳化的材料。碳前体可以是可聚合的含碳化合 物的聚合物。聚合包括各种类型的聚合，如加聚和缩聚。可聚合的含碳化合 物的实例包括碳水化合物和单体。
在本发明的实施方案中使用的碳水化合物包括单糖、低聚糖和多糖。该 碳水化合物可以是单糖、低聚糖或其混合物。单糖的代表性实例包括葡萄糖， 果糖，甘露糖，半乳糖，核糖，及木糖。这些材料可以单独使用，也可以使 用其两种或多种的混合物。低聚糖是由通过糖苷键结合在一起的两个或多个 单糖构成的碳水化合物。由两个单糖构成的二糖至由十个单糖构成的十糖的 糖类统称为低聚糖。低聚糖包括由一种类型的单糖构成的简单低聚糖，及由 两种或多种类型的单糖构成的复杂低聚糖。在低聚糖中，主要是二糖以分离 状态存在于自然界中。二糖的具体实例包括甘蔗中所含有的蔗糖，麦芽雄(其 为淀粉被淀粉酶消化后的材料也是小麦谷蛋白的原料)，及包含于哺乳动物 乳汁中的乳糖。
糖的还原性基团以及糖或糖之外的其它化合物的羟基基团，可以进行脱 水缩合反应。
苯，苯酚-曱醛，间苯二酚-曱醛，苯，及蒽。
现将详述将碳前体填充至模板孔隙中的方法。首先，将碳前体溶胶(其 为可聚合的含碳化合物与液体载体的混合物)浸渍到模板的孔隙中。其次， 使模板中的可聚合的含碳化合物聚合，以在模板的孔隙中形成可聚合的含碳 化合物的聚合物。
所述载体呈液态，并充当溶解可聚合的含碳化合物的溶剂以及将可聚合 的含碳化合物携带至模板孔隙中的媒介物。所述载体可以选自水、有机溶剂 或其混合物。有机溶剂可以是醇类，优选乙醇和丙酮。糠醇可以用作可聚合的含-灰化合物或者用作载体。
在制备碳前体溶胶的过程中还可以加入酸。所述酸可以促进碳前体的聚 合。该酸可选自硫酸、盐酸、硝酸、磺酸及其衍生物和混合物。磺酸的代表 性实例包括甲磺酸。
对混合物中各组成成分的浓度没有具体的限制，只要能够实现本发明的 目的即可。例如，混合中各组成成分的浓度可以如下。
载体的浓度按100重量份的可聚合的含碳化合物计可以为约300〜1000 重量份。如果载体的浓度按100重量份的可聚合的含碳化合物计小于约300 重量份，则不容易进行混合物到模板中的浸渍。如果载体的浓度按100重量 份的可聚合的含碳化合物计大于约1000重量^f分，则填充到模板中的碳的量 过度降低。
酸的浓度按100重量份的可聚合的含碳化合物计可以为约1~30重量份。 如果酸的浓度按100重量份的可聚合的含碳化合物计小于约1重量份，则因 为加酸而促进可聚合的含碳化合物聚合的效果可能微不足道。如果酸的浓度 按100重量份的可聚合的含碳化合物计大于约30重量份，则因为加酸而促 进可聚合的含碳化合物聚合的效果可能达到饱和。
uv辐射来进行。如果聚合是通过热处理进行的，则其中浸渍有混合物的模 板的热处理温度可以为约50〜25(TC。如果热处理温度小于约5(TC,则聚合 不能充分地进行。如果热处理温度大于250。C,则所得碳前体的均匀性降低。 热处理可以包括第一热处理和第二热处理。例如，第一热处理可以在约 50〜15(TC下进行，第二热处理可以在约150〜250。C下进行。通过热处理，碳 前体可以聚合，且液体载体可以蒸发。
上述浸渍和热处理可以重复进行。换言之，在聚合之后，可以用碳前体 溶胶再次浸渍干燥的模板，然后再在上述温度下进行热处理。
这样，填充于模板中的碳前体(即可聚合的含碳化合物的聚合物)通过热 分解转化成碳-CNT-硅石复合物。换句话说，填充于模板孔隙中的碳前体通 过热分解反应而碳化。举例来说，所述热分解可以通过在约600〜140(TC和非 氧化性气氛下加热其中浸渍有碳前体的模板来进行。如果温度小于60(TC， 则不能实现完全碳化，因而不能彻底地形成碳-CNT-硅石复合物。如杲温度 大于140(TC，则碳会热分解或者模板中所用材料的结构会改变。非氧化性气氛可选自真空、氮气氛及惰性气体气氛。在该过程中，碳前体被碳化，且栽 体和/或酸通过蒸发或分解被除去。
待将填充于模板中的碳前体转化成碳-CNT-硅石复合物之后，通过用可 选择性溶解硅石的溶液处理之，以除去硅石。能够选择性地仅溶解硅石的溶 液的实例包括氢氟酸(HF)水溶液、氢氧化钠水溶液等。众所周知，硅石通过 碱熔或碳酸盐熔化可转化成可溶性硅酸盐，或者与HF反应形成易受侵蚀的 SiF4。由于模板的去除，因此可以从模板中分离出CNT-中孔性碳复合物。
CNT在CNT-中孔性碳复合物中的浓度可以为0.6~20%重量。如果CNT 的浓度小于0.6%重量，则不可能指望CNT在提高电导率方面的积极效果。 如果CNT的浓度大于20%重量，则CNT-中孔性碳复合物不能容易地合成， 因为CNT-中孔性硅石复合物不容易合成。
现将说明根据本发明实施方案的采用CNT-中孔性碳复合物作担体的担 载催化剂。
担载催化剂包含CNT-中孔性碳复合物和均匀担载在其上的金属催化剂 颗粒，所述CNT-中孔性碳复合物具有平均直径为约2〜10 nm的中孔和约 800〜3500 mVg的比表面积。对可用于根据本发明实施方案的担载催化剂的 催化剂金属没有具体的限制，其具体实例包括钛(Ti),钒(V),铬(Cr),锰(Mn), 铁(Fe)，钴(Co)，镍(Ni)，铜(Cu)，锌(Zn)，铝(A1),钼(Mo)，竭(Se),锡(Sn)， 铂(Pt),钌(Ru)，钯(Pd),钨(W)，铱(Ir),锇(Os),铑(Rh),铌(Nb)，钽(Ta)， 铅(Pb),及其混合物。
催化剂金属可根据担载催化剂所应用的具体反应适当地选取。此外，催 化剂金属可以是单一的金属或者是两种或多种金属的合金。
具体地，当担载催化剂用于诸如磷酸燃料电池(PAFC)和质子交换膜燃料 电池(PEMFC)等燃料电池的阴极或阳极催化剂层时，通常使用Pt作为催化剂 金属。当担载催化剂用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂层时，通 常使用Pt-Ru合金作为催化剂金属。这种情况下，Pt-Ru的原子比通常可以 为约0.5:1〜2:1。此外，当担载催化剂用于DMFC的阴极催化剂层时， 一般 可以使用Pt作为催化剂金属。
催化剂金属颗粒可以具有约1〜5 nm的平均颗粒尺寸。如果催化剂金属 颗粒的平均颗粒尺寸小于约lnm，则催化剂不可能催化所述的催化反应。如 果催化剂金属颗粒的平均颗粒尺寸大于约5 nm,由于催化剂金属颗粒的反应表面积小，所以催化活性降低。
金属催化剂颗粒在担栽催化剂中的浓度为约40~80%重量。如果金属催 化剂颗粒在担载催化剂中的浓度小于约40%重量，则该催化剂不能应用于燃 料电池。如果金属催化剂颗粒在担载催化剂中的浓度大于约80%重量，则制 造成本和催化剂颗粒尺寸增加。
为了制备根据本发明实施方案的担载催化剂，可以使用各种已知的方 法„例如，担载催化剂可通过用催化剂金属前体的溶液浸渍担体并还原所述 催化剂金属前体来制备。由于该方法是众所周知的，所以本文中未对其提供 详细的说明。
现将详述根据本发明实施方案的燃料电池。
燃料电池包括阴极、阳极及介于阴极和阳极之间的电解质膜，其中所述 阴极和阳极中至少有一个包含根据本发明的前述实施方案的担载催化剂。
本发明的燃料电池的实例包括PAFC、 PEMFC或DMFC。对这种燃料 电池的结构及其制备方法没有具体的限制，其很多实例都是众所周知的，因 而本文中未提供对它的详细说明。
下文中，将参照下面的实施例更详细地说明本发明。然而，给出这些实 施例的目的只是为了说明本发明，而不是对本发明的范围的限制。
实施例和对比例
CNT-中孔性硅石复合物的制备 , (A)将5.0 g的表面活性剂Triton X-100(Aidrich)溶解于200 ml的水中， 然后向所得溶液中加入0.14 g的单壁CNT(SWNT)并混合。将48.4 g的四乙 氧基硅烷(TEOS)溶解于所得溶液中，并向所得混合物中进一步加入300 ml 的水和85g的35。/。盐酸，且在40。C下搅拌2小时。
其后，将所得产物在10(TC的烘箱中加热2小时。用滤纸过滤由此得到 的粉末并用水洗涤两次。将洗过的粉末在室温下干燥24小时，并于550。C的 反应炉中煅烧10小时，得到CNT-中孔性硅石复合物。图1A和1B分别为 所得CNT-中孔性硅石复合物的扫描电子显微镜(SEM)照片和透射电子显微 镜(TEM)照片。图1B表明硅石中包含CNT。
未使用SWNT。CNT-中孔性碳复合物的制备
(C)将0.94 g的蔗糖溶解于3.75 ml的水中，然后向所得溶液中加入0.11 g的硫酸并充分混合，得到碳前体溶胶。接着，将1 g上面得到的CNT-中孔 性硅石复合物与碳前体溶胶混合。将所得产物在160°C的烘箱中热处理2小 时。其后，向热处理产物中加入新制备的碳前体溶胶，其中所加入碳前体溶 胶的量为初始加入的碳前体溶胶的量的60°/。，然后再在160。C下热处理2小 时。
接着，将热处理过的产物在900。C和氮气氛下进行热分解。升温速度为 15。C/分钟。将所得到的CNT-中孔性碳复合物和硅石的混合物加到HF中并 充分混合，以除去硅石。
分离、洗涤和干燥已经除去硅石的CNT-中孔性碳复合物，得到所需的 CNT-中孔性碳复合物。
是，使用;f"自（B)的中孔性;圭石才:料代替得自（A)中的CNT-中孔性碳复合s物^ 图2A是制备于(A)中的CNT-中孔性硅石复合物和制备于(B)中的不含 CNT的中孔性硅石材料的X-射线衍射(XRD)图。图2B是制备于(C)中的CNT-中孔性碳复合物和制备于(D)中的中孔性碳材料的XRD图。根据XRD图中 的峰形状和峰位置可以确认，其中排列着具有均匀结构的孔隙。
图3是(C)中CNT-中孔性碳复合物之制备方法的步骤中的产物，即煅烧 之后的CNT-中孔性硅石复合物、CNT-中孔性硅石复合物和碳-CNT-硅石复 合物的混合物及利用HF除去硅石之后的CNT-中孔性碳复合物的XRD图。 在所有三种情况下，可以清楚地观察到对应于CNT的峰，这表明CNT既没 改变也未丧失。
对在(C)(实施例）中制备的CNT-中孔性碳复合物和在(D)(对比例）中制备 的中孔性碳材料进行氮吸附试验。结果示于下面的表l中。
表1
table see original document page 13
从表1可以确认，在(C)(实施例）中制备的CNT-中孔性碳复合物和在 (D)(对比例）中制备的中孔性碳材料之间，孔隙直径不存在显著的差异，但是 在(D)(对比例）中制备的中孔性碳材料具有比在(C)(实施例）中制备的CNT-中 孔性碳复合物大的比表面积。
Pt-担载催化剂的制备
(E) 将0.5 g在(C)中制备的CNT-中孔性碳复合物放置在塑料袋中，然后 在烧杯中称量0.9616 g的H2PtCl6并使之溶解于1.5 mL的丙酮中。将所得溶 液与塑料袋中的碳担体混合。将该混合物在空气中干燥4小时，然后转移至 坩埚中并于6(TC的烘箱中干燥过夜。接着，将坩埚置于具有氮气流的电炉中 并使氮气流动IO分钟。下一步，用氢气替换氮气，并使电炉中的温度由室 温升高至200。C且维持2小时，以还原担载在CNT-中孔性碳复合物上的Pt 盐。用氮气替换氢气，并使电炉中的温度以5。C/分钟的速度升高至25(TC， 且在250。C下保持5小时，然后冷却至室温。由此得到担载在CNT-中孔性碳 复合物上且担载Pt的浓度等于60%重量的催化剂。
(F) 按与(E)中所述相同的方法制备担载在碳材料上且担载Pt的浓度等于 60%重量的催化剂，所不同的是，使用在(D)中制备的中孔性碳材料代替在(C) 中制备的CNT-中孔性碳复合物。
图4是在(E)(实施例)和(F)(对比例）中制备的担载催化剂的XRD图。担 载在于(C)(实施例）中制备的CNT-中孔性碳复合物上的Pt催化剂的平均颗粒 直径为4.8 nm, 而担载在于(D)(对比例)中制备的中孑L性趟 剂的平均颗粒直径为4.5 nm。
燃料电池的制备
(G)将在(E)中制备的以CNT-中孔性碳复合物为担体的担载催化剂分散 于Nafion 115(得自DuPont)的异丙醇分散液中制成浆液，并利用喷涂法将其 涂布在碳电极上，使得所涂布的催化剂的浓度按Pt浓度计为3 mg/cm2。然 后，使电极经过辊压机，以增强催化剂层与碳层之间的附着力，由此得到阴 极。利用商业上可得到Pt-Ru黑催化剂制备阳极，并利用所述阴极和阳极制 备单元电池。(H)按与（G)中所述相同的方法制备单元电池，所不同的是，使用在(F)
:祐封抖^is汰的;fe兹/f崔化剂^e,巷左(T;i中岳l备的ia兹.催化
剂
在过量提供2 M甲醇和空气的同时，于5(TC下测量上面得到的单元电 池的性能。结果示于图5中。尽管如上面所述那样，在(C)(实施例）中制备 的CNT-中孔性碳复合物具有比在(D)(对比例)中制备的中孔性碳材料小的比 表面积，但是利用在(C)(实施例）中制备的CNT-中孔性碳复合物而制备的单 元电池却具有比利用在(D)(对比例）中制备的中孔性碳材料而制备的单元电 池更好的性能。
如上所述，可以利用CNT-中孔性硅石复合物作为模板制备根据本发明 的CNT-中孔性碳复合物。该CNT-中孔性碳复合物因其中所含的CNT而具 有高电导率，因而，与不含CNT的常规催化剂担体相比，当燃料电池的电 极中采用CNT-中孔性碳复合物时，燃料电池具有显著提高了的性能。
尽管已经参照其示例性实施方案具体地给出并说明了本发明，但是本领 域的普通技术人员应当理解的是，在不脱离如下面的权利要求书中所定义的 本发明的构思和范围的情况下，可以在形式和内容上对其作出各种改变。