[發明專利]一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710014637.X
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106654307A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 高健;張智;呂洋;李佳;宋玉江
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉,潘迅

1.一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于以下步驟：

(1)制備擔載在碳上的貴金屬電催化劑

將表面活性劑溶解在憎水的有機溶劑A中，其中，表面活性劑在憎水的有機溶劑中的摩爾濃度為0.1-1000mmol/L；加入貴金屬鹽水溶液，其中，貴金屬鹽水溶液的濃度為0.1-500mmol/L，在10–50℃下攪拌0.2-2h，靜置分層，取有機相溶液加入碳載體，超聲分散，加入去離子水稀釋2～30倍，然后加入還原劑水溶液，其中，還原劑水溶液的濃度為0.1–5000mmol/L，在室溫下攪拌2-60min，并在50-200℃下回流攪拌0.5h-3h，然后將沉淀洗滌至中性、烘干，最終得到擔載在碳上的貴金屬電催化劑；

(2)制備貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑

將質量比為0.01-10:1的金屬大環化合物和步驟(1)得到的貴金屬電催化劑分散在有機溶劑B中，其中，金屬大環化合物在有機溶劑中的濃度為0.001-100g/L，旋轉蒸發，蒸干有機溶劑后，取出剩余物質，在惰性氣氛中200-1200℃條件下熱處理0.5-12h，得到碳化物；然后將得到的碳化物加入到0.1‐10mol/L的酸性水溶液中，在30-100℃的水浴中回流0.5-24h后，抽濾，水洗至中性，干燥后得到貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑，所述的貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑中貴金屬在碳載體上的載量為5-60wt％；

所述的金屬大環化合物為氯化血紅素、亞鐵血紅素、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉銅、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉鐵、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉鈷、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉鋅、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉錳、meso-四(4-甲氧基苯基)卟啉鎳和其類似物及衍生物中的一種或兩種以上的混合物；所述的酸性水溶液為硼酸、硫酸、苯磺酸、鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、磷酸、氫氟酸、硝酸、高氯酸中的一種或兩種以上的混合物。

2.根據權利要求1所述的一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于，所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、硬脂酸鉀、油酰基多縮氨基酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、月桂基硫酸鈉、聚環氧乙烯月桂酰醚、月桂酸失水山梨醇酯、油酸二乙醇酰胺、十四烷基二甲基磺乙基甜菜堿、硬脂酸、油胺、油酸和它們的衍生物及類似物中的一種或兩種以上的混合物；所述的碳載體為炭黑、活性碳、碳納米管、碳纖維、石墨烯中的一種或兩種以上的混合物；所述的還原劑為硼氫化鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、甲醇、乙醇、水合肼、乙二酸、甲醛、甲酸、蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖、抗壞血酸中的一種或兩種以上的混合物。

3.根據權利要求1或2所述的一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于，所述的憎水的有機溶劑A為甲苯、二甲苯、己烷、環己烷、環己酮、四氯化碳、氯仿、甲基異丁酮、醋酸異丙酯和它們的衍生物及類似物中的一種或二種以上的混合物。

4.根據權利要求1或2所述的一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于，所述的有機溶劑B為氯仿、二氯甲烷、四氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙醚、乙酸乙酯、正己烷中、乙醇、甲醇、丙三醇、丙酮中的一種或兩種以上混合。

5.根據權利要求3所述的一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于，所述的有機溶劑B為氯仿、二氯甲烷、四氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙醚、乙酸乙酯、正己烷中、乙醇、甲醇、丙三醇、丙酮中的一種或兩種以上混合。

6.根據權利要求1或2或5所述的一種貴金屬@石墨層核殼結構電催化劑的制備方法，其特征在于，所述的貴金屬鹽為氯鉑酸、氯亞鉑酸、氯鉑酸鉀、氯亞鉑酸鉀、氯鉑酸鈉、氯亞鉑酸鈉、氯鉑酸銨、氯亞鉑酸銨、三氯化釕、氯釕酸、氯釕酸鉀、氯釕酸鈉、氯釕酸銨、氯亞釕酸銨、三氯化銠、氯銠酸、氯銠酸鉀、氯銠酸鈉、氯銠酸銨、二氯化鈀、氯鈀酸鉀、氯鈀酸鈉、氯鈀酸銨、氯亞鈀酸鉀、氯亞鈀酸鈉、氯亞鈀酸銨、四氯化銥、氯銥酸、氯銥酸鈉、氯銥酸鉀、氯銥酸銨、三氯化金、氯金酸、氯金酸鈉、氯金酸鉀、氯金酸銨中的一種或兩種以上的混合物。