[發明專利]鎳-鉑復合納米催化劑、其制備方法和應用以及碳負載復合電催化劑

有效

• 申請號: 202011165981.7
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112323086B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 洪果;丁家包
• 申請（專利權）人: 澳門大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/052;C25B11/054;C25B11/065;C25B11/091
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;劉書芝

本發明公開了鎳?鉑復合納米催化劑、其制備方法和應用以及碳負載復合電催化劑，涉及電催化技術領域。鎳?鉑復合納米催化劑，鎳?鉑復合納米催化劑呈納米片結構，納米片中含有多個殼核結構，且每個殼核結構均包括鉑基外殼和鎳基內核。鎳?鉑復合納米催化劑及其制備方法通過以鉑前驅體和鎳前驅體進行還原反應，制備具有納米片結構的復合納米催化劑，并具有鉑基外殼和鎳基內核的殼核結構。該復合納米催化劑具有比商業鉑更優異的電催化析氫活性，降低了催化劑中鉑的使用量，該鎳?鉑復合納米催化劑可以作為析氫電催化劑得到應用，也可以制備形成碳負載復合電催化劑。

技術領域

本發明涉及電催化技術領域，且特別涉及鎳-鉑復合納米催化劑、其制備方法和應用以及碳負載復合電催化劑。

背景技術

氫能是一種理想的清潔能源，具有能量密度高、儲量豐富、易儲存和清潔無污染等優點，在未來綠色能源開發中占據著極其重要的地位。電解水由于環境友好、產品純度高以及無碳排放而成為最具應用前景的制氫方法之一。為實現高效電解水的目標，開發高效且低成本的電催化劑是關鍵。

鉑(Pt)基納米顆粒憑借其在催化活性和穩定性方面的優勢受到科研人員的廣泛關注，是公認的最優異的析氫催化劑，具有析氫速率快、塔菲爾斜率低和過電位接近于零等優點。但是，鉑的價格昂貴以及儲量匱乏，這一定程度上阻礙了Pt基催化劑的商業化應用。

目前，在保持甚至提高催化劑本征催化活性的前提下，降低催化劑中貴金屬鉑的使用量、提高鉑原子的利用率已成為當前鉑基催化劑研究的主流方向之一。鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎳-鉑復合納米催化劑，提升鉑催化劑的電催化析氫活性，降低催化劑的使用成本。

本發明的另一目的在于提供一種鎳-鉑復合納米催化劑的制備方法，其制備得到的復合催化劑具有比商業鉑更優異的電催化析氫活性，降低了催化劑中鉑的使用量。

本發明的第三目的在于提供上述鎳-鉑復合納米催化劑在電解水中作為析氫電催化劑的應用。

本發明的第四目的在于提供利用上述鎳-鉑復合納米催化劑制備得到的碳負載復合電催化劑。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出了一種鎳-鉑復合納米催化劑，鎳-鉑復合納米催化劑呈納米片結構，納米片中含有多個殼核結構，且每個殼核結構均包括鉑基外殼和鎳基內核。

本發明還提出一種鎳-鉑復合納米催化劑的制備方法，包括將鉑前驅體和鎳前驅體進行還原反應，制備鎳-鉑復合納米催化劑。

本發明還提出上述鎳-鉑復合納米催化劑作為析氫電催化劑的應用。

本發明還提出一種碳負載復合電催化劑，其包括碳基材和負載于所述碳基材上的鎳-鉑復合納米催化劑，鎳-鉑復合納米催化劑為上述鎳-鉑復合納米催化劑或由上述制備方法制備而得。

本發明實施例提供一種鎳-鉑復合納米催化劑及其制備方法的有益效果是：其通過以鉑前驅體和鎳前驅體進行還原反應，制備具有納米片結構的復合納米催化劑，并具有鉑基外殼和鎳基內核的殼核結構。該復合納米催化劑具有比商業鉑更優異的電催化析氫活性，降低了催化劑中鉑的使用量，制備成本低，適合于工業化應用。該鎳-鉑復合納米催化劑可以作為析氫電催化劑得到應用，也可以制備形成碳負載復合電催化劑。

需要說明的是，本發明實施例中制備得到的復合納米催化劑具備非常好的電催化析氫活性，主要是由于其納米片的結構以及殼核結構。催化劑的形貌和組成均對催化劑性能有較大的影響，發明人通過制備納米片這一特定形貌的鎳-鉑復合納米催化劑，并使鉑分布于材料的表層或者近表層，成為反應提供活性的中心，在催化析氫反應中呈現出優異的活性。