[發明專利]一種N摻雜的Pt/C催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110360252.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113070088B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王鐵軍;林曦;陳萌;胡麗華;鄭澤鋒;張美金
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種N摻雜的Pt/C催化劑及其制備方法和應用。本申請提供了一種N摻雜的Pt/C催化劑的制備方法，包括將氯鉑酸溶液滴加在苯胺溶液中，攪拌得到催化劑前驅體沉淀，再在氮氣氣氛下對催化劑前驅體沉淀高溫焙燒，得到N摻雜的Pt/C催化劑。本發明提供的一種N摻雜的Pt/C催化劑及其制備方法和應用，至少用于解決現有技術中Pt基催化劑制備工藝無法兼顧制備工藝簡單和催化活性高的技術問題。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種N摻雜的Pt/C催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

氫能由于具有清潔、高熱值、利用形式多、可儲能等特點，成為一種極具吸引力的替代能源。其中氫能燃料電池是利用氫能作為動力推廣的理想形式，而氫能的推廣需要清潔和可持續的氫供應，如何安全有效地儲存氫被廣泛認為是向以氫為動力的社會轉型中最具挑戰性的技術之一。氫氣如果直接儲存運輸，則存在壓力過高，體積過大等技術難題。而通過液體燃料的液相重整制氫技術，將氫氣從液體燃料中釋放出來直接使用，這一簡便性技術為解決氫能儲存和輸送難題提供一個可行的選擇。

甲醇作為氫載體，被認為是液體燃料中石油、天然氣的替代品的“清潔能源”，具有現有工業規模大、廉價易得、碳含量低等優勢。目前甲醇制氫方式主要為重整制氫，重整又可分為水蒸汽重整和液相重整。雖然甲醇蒸汽重整反應在250-350℃下制氫速率高，但其反應裝置體積大、汽化所需能耗大、產氣中一氧化碳濃度遠超燃料電池耐受極限等問題使得其在氫能儲存和輸送應用中受到很大限制。而反應溫度較低、副反應較少的液相催化重整制氫可以在單反應器中，通過一步法從液態的生物質衍生含氧碳水化合物制取低一氧化碳濃度的高純氫氣，被認為是推進液體燃料制氫發展的重要技術環節。

甲醇液相重整制氫的催化劑研究主要集中在鉑，鉑由于產氫活性優異，選擇性高，而成為主流催化劑。中國專利申請CN201610462928.0公開了一種鉑負載量在0.2-2％的Pt/α-MoC-x負載型單原子分散催化劑在190℃下進行甲醇重整制氫的催化劑制備方法；但該催化劑需要合成特定的催化劑載體α-MoC-x導致制備過程復雜，成本高，在實際應用中局限性大；而鉑碳催化劑高負載時容易團聚，導致催化活性低、產氫速率低、副反應多。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種N摻雜的Pt/C催化劑及其制備方法和應用，至少用于解決現有技術中Pt基催化劑的制備工藝無法兼顧制備工藝簡單和催化活性高的技術問題。

本申請第一方面提供了一種N摻雜的Pt/C催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，混合氯鉑酸溶液和苯胺溶液，得到氯鉑酸-苯胺混合液；

步驟2，攪拌所述氯鉑酸-苯胺混合液，得到催化劑前驅體沉淀；

步驟3，將所述催化劑前驅體沉淀置于高溫加熱爐中，在氮氣氣氛中焙燒后，得到N摻雜的Pt/C催化劑；

所述氯鉑酸-苯胺混合液中氯鉑酸與苯胺的質量比為1:50。

優選的，所述在氮氣氣氛中焙燒具體為：在50-100ml/min流速的氮氣氣氛中，以1℃/min的升溫速率升溫至300℃-700℃的保溫溫度后，保溫焙燒2h。

優選的，所述保溫溫度為300-400℃。

優選的，所述保溫溫度為400℃。

優選的，所述氯鉑酸溶液和苯胺溶液由外購得到。

優選的，所述苯胺溶液的制備方法為：將苯胺溶解在有機溶劑中，得到苯胺溶液。

優選的，所述氯鉑酸的制備方法為：將氯鉑酸溶解在水中，得到氯鉑酸溶液。

優選的，所述混合氯鉑酸溶液與苯胺溶液具體為：用移液工具移取氯鉑酸溶液滴加在苯胺溶液中。