CN101140993B - 含两种或多种金属组分的电极催化剂及其制备方法以及包含它的燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电极催化剂及其制备方法以及包含它的燃料电池，该电极催化剂包含两种或多种用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)或直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极和阴极中的金属组分。该电极催化剂包含活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属。通过在电极催化剂中除了活性的Pt-基金属组分之外还包含惰性金属组分，可以实现更高的催化活性，并且可以降低贵重的Pt-基金属的量，使得可以低成本生产燃料电池。另外，活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属均匀分布，故可以防止活性的Pt-基金属的团聚，从而可以长时间地保持催化活性稳定。
Description
技术领域
本发明涉及包含两种或多种金属组分的电极催化剂及其制备方法，以及包含该电极催化剂的燃料电池。更具体地，本发明涉及包含两种或多种包括活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属的金属组分的电极催化剂，其中当所述La-基金属用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极和阴极中时增加催化剂的活性；该电极催化剂的制备方法；以及包含该电极催化剂的燃料电池。
背景技术
随着环境问题的增加、能源的枯竭和燃料电池汽车的实际应用，亟需开发这样的高性能燃料电池，该电池具有高的能量效率，可以在室温下工作，并且是可靠的。
燃料电池是新的产能系统，其中燃料气体与氧化性气体发生电化学反应，以产生能量，并且所产生的能量直接转化成电能。燃料电池分为在高温(如500～700℃)下工作的熔融碳酸盐电解质型燃料电池，在约200℃下工作的磷酸电解质型燃料电池，在室温至约100℃的温度下工作的碱性电解质型燃料电池，聚合物电解质型燃料电池，等等。
聚合物电解质型燃料电池包括使用氢气作为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)，及用作燃料的甲醇直接提供给阳极的直接甲醇燃料电池(DMFC)。聚合物电解质型燃料电池是潜在的清洁能源，其可以替代矿物燃料，并且具有高的电流密度和能量转换能力。此外，聚合物电解质型燃料电池可在室温下工作，并且可以小型化和密封地制造，因而在诸如无污染的汽车工业、家用发电系统、移动通信设备、医药设备、军用设备、航天设备等领域中具有广泛的应用。
PEMFC是产能系统，其由于氢和氧的电化学反应而产生直流电。PEMFC的基本结构如图1中所示。
参见图1，PEMFC包括阳极，阴极，及介于阳极和阴极之间的质子导电膜11。质子导电膜11具有50～200μm的厚度，并且由固体聚合物电解质形成。阳极和阴极是气体扩散电极，包括提供反应气体的支撑层14和15以及反应气体在其中氧化和还原的催化剂层12和13。下文中，阴极和阳极将被称为气体扩散电极。在图1中，附图标记16代表具有气体扩散孔并充当集电体的碳片。
当氢气提供给上述PEMFC时，在阳极反生氧化反应，氢分子分解成氢离子和电子。这种自由的氢离子经过质子导电膜11迁移至阴极。另一方面，在阴极发生还原反应，氧分子接受电子并转化成氧离子。所产生的氧离子与来自阳极的氢离子反应生成水。如图1中所示，在PEMFC的气体扩散电极中，催化剂层12和13分别形成在支撑层14和15上。支撑层14和15由炭布或炭纸形成，并且对其表面进行处理，使得反应气体，迁移至质子导电膜11的水，以及由氧离子与氢离子的反应产生的水能够容易地经过。
DMFC具有与PEMFC相同的结构，只是利用液体甲醇代替作为反应气体的氢，同时将液体甲醇提供给阳极，并且通过催化剂促进氧化反应，以生成氢离子、电子和二氧化碳。尽管DMFC的电池效率低于PEMFC，但是DMFC可以液态提供，因此它们可容易地应用于便携式电子设备中。
同时，在燃料电池阴极的氧分子还原反应过程中，通常使用Pt原子作为将氧分子转化成氧离子的催化剂。尽管Pt原子在氧还原反应中充当良好的催化剂，但是其为昂贵的稀有金属，因而不能商用。另外，当Pt金属长期使用时，它们发生团聚，使得催化活性降低。因此，目前对更小的同时对一氧化碳的耐受性又得到提高的Pt进行了很多研究。最近，已经利用多种方法，开发了除Pt之外还包含其它组分的催化剂。
阴极催化剂可以是包含两种或多种基于Pt、Fe、Co、Ni、Cr、Cu等组分的催化剂。耐受一氧化碳的催化剂可以是包含两种或多种基于Pt、Ru、Rh、Pd、Ir、W、Mo、Sn、Mn等组分的催化剂。特别地，Pt-Ru催化剂因其对一氧化碳的优异耐受性而主要应用于PEMFC和DMFC。利用这种包含两种或多种组分的催化剂，可以降低Pt的用量。然而，仍然存在因为Pt与其它金属结合而产生的团聚现象。
发明内容
本发明提供包含两种或多种金属组分的电极催化剂，所述两种或多种金属组分包括均匀分散在担体中的活性和惰性金属，其中活性金属具有小的晶体尺寸并表现出优异的活性。
本发明还提供制备包含两种或多种金属组分的电极催化剂的方法。
本发明还提供包括该包含两种或多种金属组分的电极催化剂的燃料电池。
根据本发明的实施方案，提供一种用于燃料电池的包含两种或多种金属组分的电极催化剂，该电极催化剂是催化剂担载在导电担体上的担载催化剂，并且包含Pt-基活性金属组分和La-基惰性金属组分，这些金属组分均匀地分散在所述导电担体中，并且不形成合金。
根据本发明的另一实施方案，提供一种制备包含两种或多种金属组分的电极催化剂的方法，该方法包括将活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物及惰性La-基金属与卤素的离子键化合物溶解在溶剂中，形成均质溶液；将该均质溶液与担体混合；加热所得到的混合物以蒸发溶剂，从而使所得到的混合物干燥；及在氢和惰性气体气氛中热处理所干燥的混合物。
根据本发明的另一实施方案，提供一种燃料电池，该燃料电池包括所述包含两种或多种金属组分的电极催化剂。
根据本发明的电极催化剂除了活性的Pt-基金属之外还包含惰性的La-基金属，所以Pt的用量低而且催化活性高。另外，活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属不形成合金而是均匀地分散，所以可以防止活性Pt-基金属的团聚现象，因而该电极催化剂具有高效率。因此，包括该电极催化剂的燃料电池具有高效率和长寿命。
附图说明
通过参照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明了，在附图中：
图1是燃料电池的示意图；
图2是示出于实施例1中制备的电极催化剂中Pt和Tm的分散状态以及颗粒尺寸的透射电子显微镜(TEM)的照片；
图3是示出于实施例1中制备的电极催化剂中Pt和Tm的分散状态以及颗粒尺寸的能量色散光谱(EDS)的图像；
图4是根据实施例1的金属颗粒的X-射线衍射分析结果的曲线图；
图5是根据实施例1制备的电极催化剂在氧还原反应中的催化活性的曲线图；及
图6是根据实施例1制备的电极催化剂在甲醇氧化反应中的催化活性的曲线图。
具体实施方式
现将参照附图更具体地说明本发明。
根据本发明实施方案的用于燃料电池的电极催化剂是其中催化剂担载在导电担体上的担载催化剂。该电极催化剂包含活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属，其中该活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属均匀地分散在导电担体中，并且不形成合金。
活性的Pt-基金属可以是单独的Pt或者Pt与过渡金属的合金。过渡金属可以包括选自Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Ag，W，Cu，Fe，Co，Ni，Mo，Cr，及Mn中的至少一种。然而，该过渡金属并不限于此。
当活性的Pt-基金属为Pt与过渡金属的合金时，Pt与该过渡金属的摩尔比可以为10∶1至1∶10。当Pt与过渡金属的摩尔比超出该范围时，催化活性会降低。
惰性的La-基金属可以包括至少一种选自下列的镧系元素：Tm，Lu，Yb，Er，Ho，Dy，Tb，Gd，Eu，Ce，及La。该惰性的La-基金属可以为Tm。
例如，活性的Pt-基金属为Pt，而惰性的La-基金属为Tm。
在根据本发明实施方案的电极催化剂中，活性的Pt-基金属与惰性的La-基金属的摩尔比可以为10∶1至1∶10。当活性的Pt-基金属的量小于该范围的下限时，催化活性会降低。另一方面，当活性的Pt-基金属的量大于该范围的上限时，过量使用的活性Pt-基金属不带来催化活性的增加，这也不经济。
用于本发明当前实施方案的导电担体可以为活性炭，碳黑，导电性碳，石墨，碳纳米管，碳纳米纤维，或者碳分子筛。
担载在担体上的活性Pt-基金属的量可为整个担载催化剂的5～80wt％。当活性的Pt-基金属的量小于整个担载催化剂的5wt％时，催化活性可能太低。另一方面，当活性的Pt-基金属的量大于整个担载催化剂的80wt％时，过量使用的活性Pt-基金属不带来催化活性的增加，这也不经济。
根据本发明实施方案的制备包含两种或多种金属组分的电极催化剂的方法包括：将活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物以及惰性La-基金属与卤素的离子键化合物溶解在溶剂中，形成均质溶液；将该均质溶液与担体混合；加热所得到的混合物，以蒸发溶剂，使所得到的混合物干燥；及在氢和惰性气体气氛中热处理所干燥的混合物。
活性的Pt-基金属与卤素的离子键化合物可进一步包含过渡金属与卤素的离子键化合物。该过渡金属可以包括至少一种选自Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Ag，W，Cu，Fe，Co，Ni，Mo，Cr，及Mn中的金属。然而，该过渡金属并不限于这些。
惰性La-基金属与卤素的离子键化合物可以是卤素与至少一种选自下列的镧系元素的离子键化合物：Tm，Lu，Yb，Er，Ho，Dy，Tb，Gd，Eu，Ce，及La。例如，该离子键化合物由Tm和卤素形成。
用于本实施方案的卤素可以是能够以离子键与活性Pt-基金属及惰性La-基金属结合的任何卤素。该卤素可以为氯。
活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物的实例包括H2PtCl6和RuCl3。惰性La-基金属与卤素的离子键化合物的实例包括TmCl3和LuCl3。
在根据本发明实施方案的方法中，溶解在溶剂中的活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物与惰性La-基金属与卤素的离子键化合物的含量比可以为10∶1至1∶10。当活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物与惰性La-基金属与卤素的离子键化合物的含量比超出该范围时，在电极催化剂中难于获得合适含量比的活性化合物和惰性化合物，因而不能实现催化活性的提高。
用于本实施方案的溶剂可以是能够溶解活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物以及惰性La-基金属与卤素的离子键化合物的任何溶剂。该溶剂可以为丙酮，C2-C8醇，丙酮与水的混合物，C2-C8醇与水的混合物，等等。
将活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物和惰性La-基金属与卤素的离子键化合物加到溶剂中，并一起充分地混合，直至获得均质溶液如为止。
所述担体可以是充分地担载前体又不降低催化活性的任何担体。该担体可以为活性炭，碳黑，导电性碳，石墨，碳纳米管，碳纳米纤维，或者碳分子筛。
为了提高本发明的效果，优选使用较大量的能够与担体混合的溶液。该溶液的量可依前体化合物和担体的种类而定。
将吸附均质溶液的担体以恒定的速度混合，并于50～150℃的温度下干燥。
所述干燥可分两步进行。首先，将均质溶液与担体的混合物以50～95℃的表面干燥温度进行加热，以除去溶剂，直至均质溶液与担体的混合物的表面干燥为止。当干燥温度低于50℃时，干燥不充分。另一方面，当干燥温度高于95℃时，难于形成均匀的催化剂。
接下来，将干燥的混合物在真空条件和高于表面干燥温度的温度下加热，以彻底除去溶剂。这种高温干燥可以在60～150℃的温度下进行2～24小时。当干燥温度低于60℃时，干燥不能充分地实现。另一方面，当干燥温度高于150℃时，Pt-基金属的前体会分解，使得催化活性会降低。如果真空高温干燥时间短于2小时，则干燥不能充分地实现。另一方面，如果真空高温干燥时间长于24小时，无进一步的效果，而且也不经济。
热处理可以在惰性气氛或者包含还原气体的惰性气氛中进行。所述惰性气体可以是He，Ar，N2，或者这些惰性气体与H2的混合物。在这些混合物中，H2的量可以为90vol％或更小。如果H2的量大于90vol％，则发生过度还原，使得所制备的催化剂金属会具有太大的颗粒。
在热处理中，升温速度可以为0.1～20℃/分钟，而且热处理温度可以为200～600℃。当升温速度小于0.1℃/分钟时，热处理费时。另一方面，当升温速度大于20℃/分钟时，催化剂金属会具有太大的颗粒。当热处理温度低于200℃时，催化剂还原可能不会很好地进行。另一方面，当热处理温度高于600℃时，催化剂金属会具有太大的颗粒。
热处理可以进行0.5～10小时。如果热处理时间小于0.5小时，则催化剂还原可能不会很好地进行。另一方面，如果热处理时间大于10小时，则催化剂金属可能具有太大的颗粒。
在如上制备的包含两种或多种金属组分的电极催化剂中，活性的Pt-基金属结晶，而惰性的La-基金属则分散在活性的Pt-基金属之间并且不结晶，所以惰性的La-基金属可以分散活性的Pt-基金属。因此，活性的Pt-基金属可以具有更小的晶体尺寸，因而催化活性增加。另外，由于惰性的La-基金属将活性的Pt-基金属与相邻的其它活性Pt-基金属隔开，因而活性的Pt-基金属之间不会发生团聚现象，故可以持续地保持催化活性。
根据本发明实施方案的燃料电池包括该包含两种或多种金属组分的电极催化剂。在本发明中，电极催化剂可用于阴极也可用于阳极。对燃料电池没有限制，其可以为质子交换膜燃料电池(PEMFC)或者直接甲醇燃料电池(DMFC)。
现将参照下面的实施例更具体地说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的范围的限制。
实施例1-PtTm/C电极催化剂
将0.2g(0.73mmol)的TmCl3和0.53g(1mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(Ketjen BlackEC300J)并均匀地混合1小时。将该混合物在室温下静置至少6小时，然后在烘箱中于60℃下加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将所干燥的混合物以1℃/分钟的升温速度加热至400℃并静置60分钟，然后以5℃/分钟的升温速度加热至410℃并静置60分钟。
实施例2-PtTm/C电极催化剂
将0.6g(2.18mmol)的TmCl3和1.07g(2.06mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(KetjenBlack EC300J)，并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以1℃/分钟的升温速度加热至400℃并静置60分钟，然后以5℃/分钟的升温速度加热至410℃并静置60分钟。
实施例3-PtTm/C电极催化剂
将0.4889g(1.78mmol)的TmCl3和1.125g(2.1mmol)的H2PtCl6溶解于1.5ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.5g的碳黑(KetjenBlack EC300J)，并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以0.6℃/分钟的升温速度加热至200℃并静置120分钟，然后以5℃/分钟的升温速度将所加热的混合物加热至250℃并静置120分钟。
对比例1-Pt/C电极催化剂
将0.84g(1.6mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(Ketjen Black EC300J)并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以0.6℃/分钟的升温速度加热至200℃并静置120分钟，然后将所加热的混合物以5℃/分钟的升温速度加热至250℃并静置300分钟。
对比例2-Pt/C电极催化剂
将0.84g(1.6mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(Ketjen Black EC300J)并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以1℃/分钟的升温速度加热至400℃并静置120分钟，然后以5℃/分钟的升温速度加热至450℃并静置120分钟。
对比例3-PtRu/C电极催化剂
将0.159g(1.6mmol)的RuCl3和0.84g(1.6mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(KetjenBlack EC300J)并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以0.6℃/分钟的升温速度加热至200℃并静置120分钟，然后以5℃/分钟的升温速度加热至250℃并静置300分钟。
对比例4-PtRu/C电极催化剂
将0.159g(1.6mmol)的RuCl3和0.84g(1.6mmol)的H2PtCl6溶解于2.0ml的丙酮中，得到均质溶液。向该均质溶液中加入0.784g的碳黑(KetjenBlack EC300J)并均匀混合1小时。将该混合物在室温下静置6小时或更长时间，然后在60℃的烘箱中加热12小时，以彻底除去溶剂。通过在室温下静置，将所加热的混合物冷却。在氢气和氮气气氛中，将该干燥的混合物以1℃/分钟的升温速度加热至400℃并静置60分钟，然后以5℃/分钟的升温速度加热至410℃并静置60分钟。
(测量)
金属含量的测量
利用诱导耦合等离子体光谱(ICP)(Shimadzu Inc.制造，ICPS-8100)，测量各试样中所包含的金属的含量。
结果示于表1中。
金属的分散状态和颗粒尺寸
利用TEM和EDS(FEI Titan Inc.制造，F30ST)，测量根据实施例1-3和对比例1-2中制备各试样中所包含的金属组分的分散状态、晶体尺寸和组成元素。
利用TEM得到的结果示于图2中，利用EDS得到的结果示于图3中。
参见图2，可以发现，Pt和Tm均匀地分散，结晶随机地形成。结晶的尺寸为约3.9nm。
参见图3，可以发现，Pt和Tm各自单独地存在于催化剂中。
结晶度
利用XRD(Philips Inc制造，X’PERT Pro)，测量金属结晶的平均颗粒尺寸、结晶度及合金的形成。
结果示于图4中。在图4中，右侧的图是标准Pt原子的XRD参比，引自Seanson，Tatge，Natl，Bur.Stand.(U.S.).Circ.539，1.31(1953)。
参考图4，金属结晶的平均颗粒尺寸为约3.9nm，这与利用EDS得到的结果相同。另外，根据本发明的金属结晶颗粒与纯Pt原子相同。因此，可以发现，根据本发明的结晶颗粒由Pt单独形成，Tm不结晶，而且Pt和Tm不形成合金。
电极活性
将根据实施例1-3及对比例1-2得到的试样与Nafion(DuPonttkdmlDE-1021)混合，涂布在炭纸(TGP-H-090，Toray Inc.制造)上，然后干燥制得电极。将该电极安装在半电池中并测量其电化学性能。参比电极是用KCl饱和的Ag/AgCl，电化学性能是利用Solartron Inc生产的SI 1287测量的。由于通常用Pt作为阴极催化剂，所以测量氧还原反应(ORR)过程中的活性度。另外，由于还可以使用Pt作为阳极催化剂，所以测量甲醇氧化反应(MOR)过程中的活性度。
在阴极的ORR的电极活性度的结果示于表1和图5中。
表1
| 项目 | XRD结果(晶体尺寸，nm) | ICP结果(Pt，wt％) | ORR活性(A/gpt) |
| 实施例1 | 3.9 | 15.67 | 5.5 |
| 实施例2 | 11.4 | 21.46 | 2.6 |
| 实施例3 | 9.6 | 30.63 | 5.6 |
| 对比例1 | 1.7 | 27.32 | 4.2 |
| 对比例2 | 2.1 | 27.21 | 3.9 |
参照表1和图5，根据实施例1-3制备的PtTm/C电极催化剂的晶体尺寸大于根据对比例1-2制备的Pt/C电极催化剂，但是根据实施例1-3制备的PtTm/C电极催化剂在还原反应中却具有比根据对比例1-2制备的Pt/C电极催化剂高1～2A/g的活性。因此，可以推断，当晶体尺寸相同或者更小时，还可以提高活性。根据实施例1-3制备的电极催化剂具有较大的晶体尺寸，但是其Pt含量却比根据对比例1-2制备的电极催化剂小约12wt％。也就是说，电极活性是以电极催化剂中较小的Pt含量得到提高的。
MRR过程中的电极活性的结果示于表2和图6中。
表2
| 项目 | XRD结果(晶体尺寸，nm) | ICP结果(Pt，wt％) | ICP结果(总金属，wt％) | MOR活性度(A/g金属) |
| 实施例1 | 3.9 | 15.67 | 25.97 | 10.1 |
| 实施例2 | 11.4 | 21.46 | 39.61 | 3.3 |
| 实施例3 | 9.6 | 30.63 | 51.66 | 11.2 |
| 对比例3 | 3.5 | 17.9 | 27.08 | 12.0 |
| 对比例4 | 2.9 | 17.31 | 27.70 | 12.3 |
参照表2和图6，根据实施例1-3制备的PtTm/C电极催化剂的晶体尺寸大于根据对比例3-4制备的PtRu/C电极催化剂，但是根据实施例1-3制备的PtTm/C电极催化剂却具有与根据对比例3-4制备的PtRu/C电极催化剂相同的Pt含量。根据实施例1-3制备的PtTm/C电极催化剂，具有与根据对比例3-4制备的PtRu/C电极催化剂相同水平的甲醇氧化反应活性。亦即可以看出，根据本发明制备的电极催化剂可以用作阳极催化剂，因为它具有与通常用作常规阳极催化剂的PtRu/C电极催化剂相似的活性。
根据本发明的电极催化剂除了活性的Pt-基金属之外还包含惰性的La-基金属，因而可以降低活性的Pt-基金属中Pt的含量，进而可以低成本制造燃料电池。另外，当电极催化剂中的金属结晶具有较小尺寸时，即使少量的活性Pt-基金属，也足以实现高的催化活性。而且，由于活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属均匀地分散，所以可以阻止活性Pt-基金属的团聚，进而使催化活性可以长时间保持稳定。
尽管已经参照其示例性实施方案详述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当离解，在不脱离权利要求书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本发明作出各种改变。
Claims (19)
1.一种用于燃料电池的电极催化剂，该电极催化剂是催化剂担载在导电担体上的担载催化剂，并且包含活性的Pt-基金属和惰性的La-基金属，这些金属均匀地分散在所述导电担体中，而且不形成合金，
其中所述活性的Pt-基金属为单独的Pt或Pt与至少一种过渡金属的合金，该过渡金属选自Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Ag，W，Cu，Fe，Co，Ni，Mo，Cr，及Mn，
所述惰性的La-基金属包括至少一种镧系元素，该镧系元素选自Tm，Lu，Yb，Er，Ho，Dy，Tb，Gd，Eu，Ce，及La，
其中所述活性的Pt-基金属结晶，而所述惰性的La-基金属则分散在所述活性的Pt-基金属之间并且不结晶。
2.根据权利要求1的电极催化剂，其中Pt与过渡金属的摩尔比为10∶1至1∶10。
3.根据权利要求1的电极催化剂，其中所述活性的Pt-基金属为Pt，所述惰性的La-基金属为Tm。
4.根据权利要求1的电极催化剂，其中所述活性的Pt-基金属与所述惰性的La-基金属的摩尔比为10∶1至1∶10。
5.根据权利要求1的电极催化剂，其中所述导电担体选自导电性碳。
6.根据权利要求5的电极催化剂，其中所述导电性碳选自活性炭，碳黑，石墨，碳纳米管，碳纳米纤维，及碳分子筛。
7.根据权利要求1的电极催化剂，其中所述活性的Pt-基金属的量为所述担载催化剂的5～80重量％。
8.一种制备电极催化剂的方法，该方法包括：
将活性的Pt-基金属与卤素的离子键化合物和惰性的La-基金属与卤素的离子键化合物溶解在溶剂中，形成均质溶液；
将该均质溶液与担体混合；
加热所得到的混合物以蒸发溶剂，使所得到的混合物干燥；及
在氢和惰性气体气氛中热处理所干燥的混合物，
其中所述活性的Pt-基金属为单独的Pt或Pt与至少一种过渡金属的合金，该过渡金属选自Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Ag，W，Cu，Fe，Co，Ni，Mo，Cr，及Mn，
所述惰性的La-基金属包括至少一种镧系元素，该镧系元素选自Tm，Lu，Yb，Er，Ho，Dy，Tb，Gd，Eu，Ce，及La，和
所述热处理在200～600℃的温度下以0.1～20℃/分钟的升温速度进行。
9.根据权利要求8的方法，其中所述活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物还包括卤素与至少一种过渡金属的离子键化合物，该过渡金属选自Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Ag，W，Cu，Fe，Co，Ni，Mo，Cr，及Mn。
10.根据权利要求9的方法，其中在所述合金中Pt与过渡金属的摩尔比为10∶1至1∶10。
11.根据权利要求8的方法，其中所述惰性La-基金属与卤素的离子键化合物为至少一种镧系元素与卤素的离子键化合物，该镧系元素选自Tm，Lu，Yb，Er，Ho，Dy，Tb，Gd，Eu，Ce，及La。
12.根据权利要求8的方法，其中所述卤素为氯。
13.根据权利要求8的方法，其中所述活性Pt-基金属与卤素的离子键化合物和所述惰性La-基金属与卤素的离子键化合物的摩尔比为10∶1至1∶10。
14.根据权利要求8的方法，其中所述溶剂选自丙酮，C2-C8醇，丙酮与水的混合物，及C2-C8醇与水的混合物。
15.根据权利要求8的方法，其中所述担体选自导电性碳。
16.根据权利要求15的方法，其中所述导电性碳选自活性炭，碳黑，石墨，碳纳米管，碳纳米纤维，及碳分子筛。
17.根据权利要求8的方法，其中所述加热在50～150℃的温度下进行。
18.一种燃料电池，其包含根据权利要求1～7中任一项的电极催化剂。
19.根据权利要求18的燃料电池，其为质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池之一。
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