[發明專利]一種石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011457612.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112563523A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 賀陽;孫麗君;王麗娜;林烜;孫毅;姬峰
• 申請（專利權）人: 航天氫能（上海）科技有限公司;上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

1.一種石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1，多組分前驅體混料：將碳源前驅體、氮源前驅體、過渡金屬M前驅體在第一溶劑中混勻，得到分散液，再將所述的分散液干燥、研磨得到固體粉末，作為多組分前驅體；

步驟2，將所述的多組分前驅體固體粉末加熱，得到過渡金屬和氮摻雜的M-NC載體，加熱過程中持續通入保護氣體；

步驟3，將所述的M-NC載體與多元醇混合，得M-NC載體混合液，再加入鉑源前驅體，充分反應后，得到初始沉積態的Pt/M-NC固體粉末；

步驟4，在還原性氣氛下加熱所述的Pt/M-NC固體粉末，加熱溫度高于600℃，得到PtM/NC@C多元鉑合金催化劑。

2.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述的碳源前驅體包含葡萄糖、果糖或檸檬酸中的任意一種或兩種以上的混合物；所述的氮源前驅體包含尿素、單氰胺、雙氰胺或三聚氰胺中的任意一種或兩種以上的混合物；所述的過渡金屬M前驅體包含過渡金屬的硫酸鹽、硝酸鹽、鹽酸鹽或乙酸鹽中的任意一種或兩種以上混合物；所述的過渡金屬M包含Fe、Co、Ni或Cu中的任意一種或兩種以上。

3.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述的第一溶劑包含去離子水、乙醇、異丙醇、正丁醇或丙酮中的任意一種或兩種以上的混合物。

4.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述的分散液干燥包含水浴蒸發、烘干。

5.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟2中，加熱溫度為500～1000℃，加熱時間為0.5～1h；所述的保護氣體包含高純氮氣或高純氬氣或二者的混合氣。

6.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述的多元醇包含乙二醇、丙三醇或季戊四醇中的任意一種或兩種以上混合醇。

7.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述的鉑源前驅體包含乙酰丙酮鉑、氯鉑酸或氯鉑酸鹽中的任意一種或兩種以上混合物。

8.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中，M-NC載體混合液加熱至100～130℃，與鉑源前驅體反應，反應時間為3～5h。

9.如權利要求1所述的石墨化碳層限域的多元鉑合金催化劑的制備方法，其特征在于，步驟4中，所述的還原性氣氛包含高純氫氣、高純氫氣與氮氣或氬氣的混合氣，加熱溫度為600～1000℃，加熱時間為0.5～3h。

10.采用權利要求1-9中任意一項所述的方法制備的多元鉑合金催化劑，其特征在于，該催化劑包含：催化劑載體及其負載的催化劑本體；所述的催化劑載體為氮摻雜碳結構；所述的催化劑本體為Pt-M合金結構，該Pt-M合金結構表面由具有石墨結構的石墨化碳層包覆，其中，M為過渡金屬。