[發明專利]N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202111381091.4
• 申請日: 2021-11-20
• 公開（公告）號: CN114068969A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 陳慶軍;王倩倩;陳慧領;薛曉藝;喬越洋;劉艷俠
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/90;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

1.一種N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)碳基底溶液的制備：將碳載體加入有機溶劑中室溫攪拌；

(2)原料的分散：將鉑前驅體、鈷前驅體、穩定劑和分散劑、表面活性劑加入到步驟(1)所得的碳基底溶液中，室溫超聲并混合均勻；

(3)N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑的制備：將步驟(2)所得溶液裝入聚四氟乙烯反應釜內襯，再封裝進不銹鋼外殼，放入鼓風干燥箱進行溶劑熱反應，反應完成后，降溫、離心、洗滌、干燥、研磨后得到的黑色粉末即為N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑。

2.根據權利要求1所述的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中碳載體為炭黑、介孔碳、碳納米管或石墨烯中的一種或多種，有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或油胺，碳載體和有機溶劑的質量體積比為：(40mg-160mg):40mL。

3.根據權利要求1所述的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中鉑前驅體為乙酰丙酮鉑、氯鉑酸或氯鉑酸鉀中的任意一種，鈷前驅體為乙酰丙酮鈷、硝酸鈷或氯化鈷中的任意一種；苯甲酸作為穩定劑和分散劑，表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨中的任意一種；碳基底溶液與鉑前驅體、鈷前驅體、穩定劑和分散劑、表面活性劑的質量體積比為：40mL:(40mg-160mg):(40mg-160mg):46mg:(150mg-300mg)。

4.根據權利要求1所述的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中反應釜溶劑熱反應溫度為120-160℃，反應時間為8-12h；離心溶劑為乙醇，轉速為7000-9000rpm，離心時間為5-8min，真空干燥溫度為40-60℃，干燥時間為6-10h。

5.權利要求1-4任一項方法制備的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑，其特征在于：所述N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑中合金的粒徑為2-5nm，顆粒的晶格間距為0.190nm。

6.權利要求5所述的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑在電化學氧還原中作為電催化劑的應用。

7.權利要求5所述的N摻雜碳基鉑鈷合金氧還原催化劑在質子交換膜燃料電池中的應用。