[發明專利]鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 202110701002.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113422073B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 吳國玉;鄭曄;邢志軍
• 申請（專利權）人: 長春黃金研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92;B82Y30/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 何京晶;廖艷芬

1.一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括下列步驟：

(一)催化劑載體的制備

(1)、將鈷鹽水溶液、螯合劑和有機相溶劑按一定比例混合，超聲分散并攪拌均勻形成均一、穩定的溶膠；

(2)、將上述溶膠體系放入高壓彈并將其程序化升溫，溫度控制在120-150℃，保溫時間為3-5h，完成后用無水乙醇洗滌，離心干燥；

(3)、將上述鈷基-有機骨架，在氮氣氛圍中，高溫熱處理活化，煅燒溫度為300-800℃，保溫時間為1-3h，完成后進行研磨，即得到鈷-碳載體；

(二)催化劑前體的制備

(1)、將鉑鹽溶液和穩定劑，超聲分散在有機相溶劑中并攪拌均勻形成均一、穩定的溶膠；

(2)、向上述溶膠體系中加入鈷-碳載體，攪拌、超聲分散后用氨水調節體系pH值至10.0～12.0；

(3)、向上述溶膠中，加入還原劑，室溫反應3-10h，完成后用無水乙醇洗滌，過濾干燥；

(三)催化劑高溫合金化

將催化劑前體置于管式爐中，然后在氮氣氣氛保護下，對還原產物進行程序化升溫煅燒，使鉑、鈷形成合金，合金化溫度為300-800℃，合金化時間為1-3h，即得到鉑鈷合金結構納米催化劑。

2.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(一)中鈷鹽為水合硝酸鈷或水合醋酸鈷。

3.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(一)中螯合劑為2-氨基對苯二甲酸，三乙烯二胺中的一種或兩種。

4.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：采用的有機相溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二乙基甲酰胺和甲醇中的一種或兩種。

5.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述鈷鹽、螯合劑和有機相溶劑的配比為(0.2～1.0)mg:(0.2～0.6)mg:(0.4～0.12)mg:(30～150)mL，其中，鈷鹽、螯合劑按質量計，有機相溶劑按體積計。

6.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(二)催化劑前體制備時，鈷與鉑的原子比為3～5，其中鈷必須過量。

7.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(二)中穩定劑選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硬脂酸和甘露醇、CTAB、CTAC、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、P123、F127、聚丙烯酰胺中的一種或兩種以上；穩定劑加入量為10ppm～200ppm。

8.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(二)中采用的有機相溶劑為甲醇、乙二醇、乙醇、丙酮和甲醛中的一種或兩種以上。

9.根據權利要求1所述的一種鈷修飾的碳載超細鉑納米合金催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(二)中還原劑為硼氫化鈉、檸檬酸三鈉和抗壞血酸中的一種或多種。

10.如權利要求1所述方法制備的鉑納米合金結構催化劑在氫燃料電池陰極氧還原反應中的用途。