[發明專利]用于氧氣還原催化的鉑基非晶合金納米線及其制備方法

有效

• 申請號: 202110792975.2
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113258082B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 梁雄;劉澤航;阮文清;馬將;張振軒;任帥;彭太江;石紅雁
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92;H01M12/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張亞菊;王少虹

本發明公開了一種用于氧氣還原催化的鉑基非晶合金納米線及其制備方法，制備方法包括：S1、將鉑、鎳、銅和磷按質量比36:1:3:2混合并熔煉吸鑄為非晶合金棒材；S2、將非晶合金棒材切割為非晶合金圓片；S3、將帶有納米級孔的AAO模板和非晶合金圓片疊置于在模具中，熱壓，獲得非晶合金初品；S4、冷卻后取出并進行表面防氧化處理；S5、將非晶合金初品浸入質量分數為15%的氫氧化鈉溶液中，清除表明殘留的AAO模板，得到帶有納米線的鉑基非晶合金；S6、將鉑基非晶合金置于乙醇溶液中，超聲處理以將納米線分離出來，收集納米線。本發明的用于氧氣還原催化的鉑基非晶合金納米線，還原催化性能穩定，工藝要求簡單、制備時間短、可重復性強、方便收集，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及氣體催化技術領域，尤其涉及一種用于氧氣還原催化的鉑基非晶合金納米線及其制備方法。

背景技術

全球經濟的飛速增長使人類社會對能源的需求量急劇攀升，化石能源作為最主要的能源，卻面臨著短缺和污染等問題。可持續發展戰略已經成為人類的共識，開發和利用清潔可再生的新能源（如風能和太陽能）是未來能源發展的一條必經之路。現當下風力發電和光伏發電在基礎研究方面不斷取得新突破，能量轉化效率不斷提高的同時，成本不斷降低。

在各種替代的電化學存儲和轉換系統中，金屬-空氣電池引起了相當大的關注，在金屬-空氣電池中，電是由金屬和空氣中的氧之間的氧化還原反應產生的，金屬-空氣電池的開放式結構使其能夠從大氣中獲取無窮無盡的氧氣，減輕整個電池的重量，賦予金屬-空氣電池極高的理論能量密度。氧氣在自然界分布最廣，占地殼質量的48.6%，是豐富度最高的元素，但是氧氣作為一種常溫下不太活潑的氣體，與許多物質不易作用，尤其是氧氣還原反應在常溫下難以進行，空氣電池的誕生對氧氣還原的催化劑產生大量需求。

常規催化方法通常使用電化學沉積、水熱/溶劑熱、化學水浴沉積各類化學方法對催化劑進行分子修飾，工藝過程復雜，通常需要多步處理，且對每一步工藝要求性高不易重復。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種操作簡單的用于氧氣還原催化劑的鉑基非晶合金納米線的制備方法，以及制得的鉑基非晶合金納米線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于氧氣還原催化的鉑基非晶合金納米線的制備方法，包括以下步驟：

S1、將鉑、鎳、銅和磷按質量比36:1:3:2混合并熔煉吸鑄為非晶合金棒材；

S2、將所述非晶合金棒材切割為具有預定厚度的非晶合金圓片；

S3、將帶有納米級孔的AAO模板和所述非晶合金圓片疊置于在模具中，在惰性氣體氣氛下進行熱壓，獲得非晶合金初品；

S4、冷卻后將所述非晶合金初品從所述模具中取出并進行表面防氧化處理；

S5、將所述非晶合金初品浸入質量分數為15%的氫氧化鈉溶液中，清除表明殘留的AAO模板，得到帶有納米線的鉑基非晶合金；

S6、將所述帶有納米線的鉑基非晶合金置于乙醇溶液中，超聲處理以將所述納米線分離出來，收集所述納米線，所述納米線為鉑基非晶合金納米線。

優選地，所述AAO模板上的納米級孔的孔徑為100nm-300nm。

優選地，所述非晶合金圓片的直徑為5mm，厚度為75mm-80mm；所述AAO模板的直徑為5mm±2mm。

優選地，步驟S3中，所述熱壓的溫度為200℃-205℃，所述熱壓的壓力為15kN-20kN。

優選地，所述非晶合金初品包括非晶合金底片以及形成在所述非晶合金底片上的納米線；所述納米線為非晶合金通過熱熔進入所述AAO模板的納米級孔中形成。

優選地，步驟S4中，表面防氧化處理操作如下：將所述非晶合金初品放入質量分數為0.3%的無水乙醇溶液中。