[發明專利]一種結構可控的核-殼合金電催化劑合成方法

有效

• 申請號: 202010411532.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111530499B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉征;王正羅;宋晨輝;喬紅艷;陳啟章
• 申請（專利權）人: 中自環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J23/89;B01J37/00;B01J37/16;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/92
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 張堰黎

1.一種結構可控的核-殼合金電催化劑合成方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)采用聚酰胺-胺樹形分子為模板劑，對過渡金屬離子進行絡合和還原、或對過渡金屬和貴金屬混合離子同時進行絡合和還原，制備粒徑穩定、分布均勻的聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬納米粒子核；

(2)將上述制備的聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬納米粒子再進行至少一次鉑金屬離子的絡合和還原，制備粒徑穩定、分布均勻的聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬核-鉑殼合金納米粒子；

(3)將導電炭黑研磨，粒徑小于1微米，依次經酸化和酯化預處理、或酸化和酸酐化預處理，形成表面功能化的碳顆粒；

所述導電炭黑酸化預處理是在濃酸溶液中進行酸化形成表面羧酸基團；

所述導電炭黑酯化預處理是經酸化預處理的導電炭黑超聲分散在2-(N-嗎啉)乙磺酸緩沖水溶液中，在劇烈的攪拌下，滴加肽合成的偶聯劑，再加入N-羥基丁二酰亞胺形成表面功能化導電碳黑；

所述導電炭黑酸酐化預處理是經酸化預處理的導電炭黑移至含有氯甲酸乙酯和N-甲基嗎啉的二甲基甲酰胺溶液中，得到酸酐功能化的導電碳黑；

(4)將聚酰胺-胺樹形分子包覆核-殼合金納米粒子與預處理后的導電炭黑按制備的聚酰胺-胺樹形分子包覆核-殼合金納米粒子與導電碳黑的質量比0.01-0.1％，在室溫下攪拌混合，制成導電碳黑包覆核-殼合金電催化劑。

2.根據權利要求1所述的結構可控的核-殼合金電催化劑合成方法，其特征在于：所述制備聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬納米粒子包括：將聚酰胺-胺樹形分子分散到去離子水中，調整pH為2-7，攪拌下，按總金屬與聚酰胺-胺樹形分子摩爾比例大于30的比例加入含所述金屬離子的溶液，使金屬離子被聚酰胺-胺樹形分子完全絡合；然后在0℃至室溫、劇烈攪拌下，滴加過量的NaBH₄溶液，繼續攪拌使金屬離子被完全還原，形成聚酰胺-胺樹形分子包覆的納米金屬粒子溶液，溶液經過分離、洗滌、干燥，獲得聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬納米粒子；其中，NaBH₄溶液是0.3-0.5M NaBH₄與0.1-0.3M NaOH的混合液。

3.根據權利要求2所述的結構可控的核-殼合金電催化劑合成方法，其特征在于：所述制備聚酰胺-胺樹形分子包覆核-殼合金納米粒子包括：用稀酸將合成的聚酰胺-胺樹形分子包覆金屬納米粒子溶液pH調整到2-7，將0.2-0.5M氯鉑酸鹽或氯鉑酸水溶液，按鉑金屬與聚酰胺-胺樹形分子摩爾比例大于30的比例加入到調整pH后的溶液中，所形成的混合溶液在室溫下，攪拌至少48小時，使鉑離子充分絡合在聚酰胺-胺樹形分子內部，隨后，將過量的0.1-0.3M NaBH₄水溶液在溫度0-5℃和攪拌下，加入到混合液中進行還原反應，直到絡合的金屬鉑離子被徹底還原，經過濾、洗滌、80℃干燥形成鉑作為殼、第一次絡合和還原的金屬作為核的聚酰胺-胺樹形分子包覆核-殼合金納米粒子。

4.根據權利要求3所述的結構可控的核-殼合金電催化劑合成方法，其特征在于：所述聚酰胺-胺樹形分子對各金屬離子進行絡合和還原制備中，還原劑還可以是有機還原劑、氫氣中的一種。