[發明專利]一種甲醇電氧化催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711063850.6
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107858661B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 覃勇;楊慧敏;張佰艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C23C16/06
• 分類號: C23C16/06;C23C16/34;C23C16/455;C23C16/56;H01M4/92
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

1.一種甲醇電氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳納米材料的分散液涂覆在基底的表面，得到模板；

(2)利用原子層沉積法在所述步驟(1)中模板的表面沉積含氮有機聚合物膜和Pt納米顆粒，得到催化劑前驅體；所述含氮有機聚合物膜為聚酰亞胺有機聚合物膜或聚脲有機聚合物膜；

(3)在保護氣氛下，將所述步驟(2)中催化劑前驅體進行熱處理，得到甲醇電氧化催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中碳納米材料包括碳納米管、碳纖維、碳球或石墨烯。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中原子層沉積法包括以下步驟：

(a)脈沖A元素前驅體，使A元素前驅體的蒸汽化學吸附在所述步驟(1)中模板的表面，憋氣反應，抽氣除去物理吸附在所述模板表面的A元素前驅體；

(b)脈沖B元素前驅體，使B元素前驅體與A元素前驅體憋氣反應，抽氣除去未反應的B元素前驅體。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，當沉積所述含氮有機聚合物膜時，所述A元素前驅體和B元素前驅體獨立地為生成含氮有機聚合物的單體。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，當沉積所述Pt納米顆粒時，所述A元素前驅體為Pt的有機配合物或烷基化合物，所述B元素前驅體為能夠還原或氧化所述A元素前驅體的物質。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述沉積的溫度為50～400℃，壓力為10～200Pa，載氣流量為40～60mL/min。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)包括在所述步驟(1)中模板的表面依次沉積含氮有機聚合物膜和Pt納米顆粒，或者依次沉積Pt納米顆粒和含氮有機聚合物膜，或者依次沉積第一含氮有機聚合物膜、Pt納米顆粒和第二含氮有機聚合物膜，得到催化劑前驅體。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中熱處理的溫度為200～900℃，時間為1～6h；升溫至所述熱處理的溫度的升溫速率為0.5～10℃/min。

9.權利要求1～8任一項權利要求所述的制備方法制備得到的甲醇電氧化催化劑，包括碳載體和負載在所述碳載體上的氮碳膜修飾的Pt納米顆粒。

10.權利要求9所述甲醇電氧化催化劑在甲醇電催化氧化反應中的應用。