[發明專利]Pt單原子鋯酸鍶壓電多孔陶瓷、其制法及高效制氫

在審

• 申請號: 202011598277.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112876279A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 金向華;孫猛;徐聰
• 申請（專利權）人: 蘇州金宏氣體股份有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/48;C01B3/06;B01J23/58;B01J35/10;H01L41/187;H01L41/39
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 王翠

本發明提供一種Pt單原子鋯酸鍶壓電多孔陶瓷、其制法與自供能高效制氫中的應用。該壓電多孔陶瓷包括SrZrO₃壓電多孔陶瓷基體以及均勻分散于壓電多孔陶瓷基體表面及孔道內的Pt單原子，所述Pt單原子的質量分數為0.01wt％?0.1wt％。本發明提供的一種Pt單原子SrZrO₃壓電多孔陶瓷材料中Pt的含量低，同時具有較高的催化活性，降低了貴金屬的使用，從而大大降低了生產成本。該Pt單原子SrZrO₃壓電多孔陶瓷材料可用為氫燃料電池提供氫源，制氫效率高、純度高，不含一氧化碳、硫化氫、磷化氫、氯離子等使燃料電池中毒的氣體，且制備方法簡單易行、綠色環保，不排放對環境有害物質。

技術領域

本發明涉及一種Pt單原子鋯酸鍶壓電多孔陶瓷，特別涉及一種Pt單原子鋯酸鍶壓電多孔陶瓷的制備方法以及其于自供能高效制氫中的應用，屬于能源材料領域。

背景技術

本世紀70年代，人們用半導體材料鈦酸鍶作光電極，金屬鉑作暗電極，將它們連在一起，然后放入水里，通過陽光的照射，就在鉑電極上釋放出氫氣，而在鈦酸鍶電極上釋放出氧氣，這就是我們通常所說的光電解水制取氫氣的方法。此法制備氫氣的效率低，難以滿足生產需要。目前大量氫氣還是來自化工制氫，但是，化工制氫大多混有一氧化碳、硫化氫、磷化氫等容易使燃料電池電極材料中毒的氣體，從而影響氫燃料電池的使用壽命。因此，制備高純氫對發展氫燃料電池和新能源汽車產業，具有重要的應用價值。另外，盡管貴金屬作為催化劑可以制氫，但是貴金屬價格高，資源有限，從而限制了貴金屬的廣泛應用。因此，如何使用質量較少的貴金屬同時具有較高的催化活性的材料制備高純氫是一個亟待解決的問題。

發明內容

現有的氫源大多來源于化工制氫，其中含有容易使燃料電池電極材料中毒的一氧化碳、硫化氫、磷化氫、氯離子等氣態物質。本發明的目的在于提供一種Pt單原子SrZrO₃壓電多孔陶瓷、其制備方法以及于車載自供能高效制氫中的應用，以克服現有制氫技術中的不足，還克服了現有技術中的貴金屬Pt利用率低、催化活性低導致的成本較高的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：所述一種Pt單原子SrZrO₃壓電多孔陶瓷，包括SrZrO₃壓電多孔陶瓷基體以及均勻分散于壓電多孔陶瓷表面的Pt單原子；

其中，所述Pt單原子的質量分數為0.01wt％-0.1wt％；

所述SrZrO₃壓電多孔陶瓷基體的孔徑為0.01mm～0.1mm。

優選地，所述Pt單原子的質量分數上限選自0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.10wt％；所述Pt單原子的質量分數下限選自0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％。

優選地，所述SrZrO₃壓電多孔陶瓷的孔徑上限選自0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm；所述SrZrO₃壓電多孔陶瓷的孔徑下限選自0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm。

可選地，所述Pt單原子還分散于所述SrZrO₃壓電多孔陶瓷孔道表面。

所述一種Pt單原子SrZrO₃壓電多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備SrZrO₃顆粒：將鍶鹽、ZrOCl₂、ZrO₂與堿反應，生成SrZrO₃顆粒；