[發明專利]一種基于介孔碳基體的雙功能催化劑及其磁電沉積制法

有效

• 申請號: 202110136075.2
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112934248B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 鞏彥龍;李東剛;趙燦;崔鵬鶴;王強
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/34;B01J35/10;C25D5/18;C25D3/56;C25B11/091;C25B11/031;C25B1/02;B82Y30/00;H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，該基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法采用ZIFs碳化體包裹摻雜氮的缺陷介孔碳作為催化劑載體，以Pd²⁺和過渡金屬M²⁺的混勻液作為沉積液，利用雙脈沖電沉積和磁場耦合的磁控脈沖電沉積方法，制備基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑；并且通過調整不同磁場，制備不同形貌和功能的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑；其中，M為Co和/或Zn；

所述的雙脈沖電沉積為往返脈沖法和差分脈沖法；所述的磁場為勻強磁場、旋轉磁場、脈沖磁場中的一種或幾種；

當采用勻強磁場與雙脈沖電沉積方法結合時，得到的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑為Pd和M交替沉積的層狀結構，該結構中，主要體現氧還原催化活性；

當采用旋轉或/和脈沖磁場與雙脈沖電沉積方法結合時，得到的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑為Co和/或Zn核Pd殼的核殼結構，該結構中，主要體現析氫催化活性。

2.根據權利要求1所述的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：

(1)將ZIFs碳化體包裹摻雜氮的缺陷介孔碳置于混合液a中，混勻，得到預處理后的介孔碳基體；其中，混合液a中，按體積比，去離子水：異丙醇：全氟磺酸型聚合物溶液=?6:3:1，按固液比，ZIFs碳化體包裹摻雜氮的缺陷介孔碳：混合液a=0.001-0.01g/mL；

(2)將預處理后的介孔碳基體滴在玻碳電極上，再置于自然干燥，得到處理后的旋轉電極；

步驟二：

在三電極體系下，按摩爾濃度PdCl₂為0.002-0.005mol/L，金屬主鹽為0.01-0.1mol/L，H₂SO₄為0.1-0.5mol/L配置電解液，其中，金屬主鹽為過渡金屬的鹽，過渡金屬為Co和/或Zn；將電解液置于磁場中，其中，工作電極和對電極垂直于磁場感應線方向，工作電極的旋轉轉速為400-600rpm/min，通電進行雙脈沖電沉積，得到沉積產物為基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑。

3.根據權利要求2所述的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，所述的步驟一中，混勻，采用超聲振蕩，超聲頻率為22-30kHz，超聲時間為0.5~1h。

4.根據權利要求2所述的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，所述的步驟二中，三電極體系為：處理后的旋轉電極為工作電極，Pt電極為對電極，SCE為參比電極。

5.根據權利要求1或2所述的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，雙脈沖電沉積中，電解液的溫度為60-80℃，pH為1-2，雙脈沖電沉積的脈沖方式為往返脈沖法和差分脈沖法，雙脈沖電沉積總時間為100-200s，每種脈沖法≥30s；往返脈沖法為：電位設置為-1.5V到-0.5V，在其中一個電位下沉積0.1-1s時間，隨即跳躍到另一個電位沉積相同的時間，然后再次跳躍至原先的電位，并以這樣的方式反復沉積；差分脈沖法為：開始電壓為-1.5V，截止電壓為-0.5V，脈沖周期為12秒，脈沖寬度為0-6秒，間隔電壓為0.2V。

6.根據權利要求1或2所述的基于介孔碳基體的PdM雙功能催化劑的磁電沉積制備方法，其特征在于，勻強磁場場強為0.9~1T；旋轉磁場的轉速為30~300rpm/min，磁場強度為0.05~0.1T；脈沖磁場的場強為0.05~0.15T，頻率為5-20Hz。