[發明專利]一種鉑基合金催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110097332.6
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN114792816A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張鐵銳;楊昭君;尚露
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 鄒歡

1.一種鉑基合金催化劑，其特征在于，所述催化劑以有序相鉑鐵銥合金納米線為活性組分，以炭黑為碳載體，所述鉑鐵銥合金納米線均勻分散于炭黑表面。

2.根據權利要求1所述的鉑基合金催化劑，其特征在于，所述納米線的直徑為1.8-3.2nm，平均直徑為2.3-2.8nm；

優選地，所述納米線中，鉑和銥的總量與鐵的原子比例為46:54-51:49；所述鉑和銥與鐵原子之間呈現有序的面心四方排列方式。

3.根據權利要求1所述的鉑基合金催化劑，其特征在于，所述炭黑為導電碳黑；

優選地，所述炭黑選自Ketjenblack EC-300J型炭黑、碳納米管和石墨烯中的一種。

4.如權利要求1-3任一項所述的鉑基合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供負載有無序相鉑鐵銥合金納米線的炭黑，記為物質A；

在物質A的無序相鉑鐵銥合金納米線上包覆二氧化硅，得物質B；

將物質B進行熱處理、刻蝕去除二氧化硅，得所述鉑基合金催化劑。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，物質A的制備包括如下步驟：

采用超聲的方法將所述無序相鉑鐵銥合金納米線負載在炭黑上，即得物質A；

優選地，所述無序相鉑鐵銥合金納米線的制備包括如下步驟：

將鉑源、鐵源、銥源溶于溶劑中，于240-260℃靜置2-3h，得無序相鉑鐵銥合金納米線；

其中，所述溶劑為油胺和十八烯的混合；

優選地，所述鉑源選自乙酰丙酮鉑、氯鉑酸中的一種或幾種；所述鐵源選自五羰基鐵、乙酰丙酮鐵中的一種或幾種；所述銥源選自乙酰丙酮銥、氯化銥中的一種或幾種。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，物質A的制備包括如下步驟：

采用超聲的方法將所述無序相鉑鐵銥合金納米線負載在炭黑上，即得物質A。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述物質B的制備包括如下步驟：

將物質A分散于有機溶劑中，再加入正硅酸乙酯和氨水，攪拌8-12h，離心，干燥，得物質B；

優選地，所述正硅酸乙酯和氨水的體積比為1:2-1:4；

優選地，所述有機溶劑選自乙醇、甲醇中的一種或幾種。

8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的條件為：在5％氫氣/氬氣氣氛中以5℃·min^-1升溫速率升溫到670-730℃，保溫2-4h，完畢后在氮氣氣氛下自然降溫到室溫。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述刻蝕的條件為：用強酸或強堿的水溶液浸泡1-2h，再用蒸餾水和乙醇洗滌，干燥；

優選地，所述強酸或強堿的水溶液質量分數為5-10％；

優選地，所述強酸選自氫氟酸；

優選地，所述強堿選自氫氧化鈉或氫氧化鉀；

優選地，所述干燥的溫度為40-60℃，時間為6-20h。

10.如權利要求1-3任一項所述的鉑基合金催化劑在電催化氧氣還原到水中的應用。