[發明專利]一種高效穩定的雙功能催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201711380347.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109950558B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 程寒松;楊澤惠
• 申請（專利權）人: 武漢氫陽能源有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;B01J23/89
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高玲玲

1. 一種高效穩定的雙功能催化劑，其特征在于：所述催化劑的分子式為Pt/H_xM_aR_bY_cO₃，其中M、R、Y為兩種或三種不同的過渡金屬，x值為0.01~1，0≤a＜1、0≤b＜1、0≤c＜1，a+b+c=1， a、b、c 中至多一個數值為零，催化劑中Pt質量含量為0.01%～20%；

所述M、R、Y為鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鈮、鉬、銠、鋨、鎢、鉭、銥中的任一種元素；

所述雙功能催化劑采用以下方法制備而成：

（1）稱取兩種或三種過渡金屬硝酸鹽與聚乙二醇水溶液攪拌混合，控制金屬硝酸鹽與聚乙二醇的質量比為1:2，將混合溶液加熱攪拌，溫度控制在30～100℃，攪拌時間控制在24～72h；攪拌后滴加質量比10%的稀硝酸調節溶液pH至1～5；

（2）將混合液裝進水熱反應釜，150～300℃下水熱反應48～62h；

（3）水熱反應結束，抽濾并用超純水和乙醇洗滌反應物至中性，60℃充分干燥；

（4）將干燥物在高溫下煅燒，煅燒時間控制1～7h，得到金屬氧化物產物；

（5）將產物裝入高溫高壓反應釜內，150～500℃加熱反應2～8h，得到H_xM_aR_bY_cO₃；

（6）將H_xM_aR_bY_cO₃分散到乙二醇/水溶液中，滴加鉑鹽，將混合液攪拌均勻，然后逐步滴加NaBH₄溶液，清洗固體產物，得到Pt/H_xM_aR_bY_cO₃。

2.一種根據權利要求1所述雙功能催化劑的制備方法，其特征在于采用以下步驟制備而成：

（1）稱取兩種或三種過渡金屬硝酸鹽與聚乙二醇水溶液攪拌混合，控制金屬硝酸鹽與聚乙二醇的質量比為1:2，將混合溶液加熱攪拌，溫度控制在30～100℃，攪拌時間控制在24～72h；攪拌后滴加質量比10%的稀硝酸調節溶液pH至1～5；

（2）將混合液裝進水熱反應釜，150～300℃下水熱反應48～62h；

（3）水熱反應結束，抽濾并用超純水和乙醇洗滌反應物至中性，60℃充分干燥；

（4）將干燥物在高溫下煅燒，煅燒時間控制1～7h，得到金屬氧化物產物；

（5）將產物裝入高溫高壓反應釜內，150～500℃加熱反應2～8h，得到H_xM_aR_bY_cO₃；

（6）將H_xM_aR_bY_cO₃分散到乙二醇/水溶液中，滴加鉑鹽，將混合液攪拌均勻，然后逐步滴加NaBH₄溶液，清洗固體產物，得到Pt/H_xM_aR_bY_cO₃。

3.一種根據權利要求1所述的雙功能催化劑在電催化制氫方面的應用，其特征在于：使用三電極體系，工作電極為玻碳電極，對電極為碳棒，參比電極為飽和的甘汞電極，電解液為酸性、堿性或中性，所述玻碳電極采用Pt/H_xM_aR_bY_cO₃為催化劑，催化劑分散于溶液中均勻的覆蓋在玻碳電極表面上，并自然干燥。

4.一種根據權利要求1所述的雙功能催化劑在燃料電池方面的應用，其特征在于：燃料電池中，其中陽極為氫氧化反應，陰極為氧還原反應，制備膜電極，所述陽極催化劑采用商業化碳載鉑催化劑，陰極催化劑采用Pt/H_xM_aR_bY_cO₃為催化劑，催化劑噴涂在質子交換膜上，然后采用熱壓法，與碳紙組裝膜電極。