[發明專利]一種用于燃料電池的鉑基有序合金催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210165666.7
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114566657A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 程年才;王子辰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/92
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

1.一種用于燃料電池的鉑基有序合金催化劑的制備方法，其特性在于：首先對具有超細納米級孔隙結構的多孔碳載體進行脫氣處理，再加入強堿溶液中，使強堿溶液充分填充多孔碳的孔隙，再在高溫條件下對多孔碳進行擴孔處理；然后以擴孔后的多孔碳作為鉑基合金催化劑的載體，利用多孔碳的限域作用，在還原性氣氛下高溫處理得到用于燃料電池的鉑基有序合金催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）對具有超細納米級孔隙結構的多孔碳進行脫氣處理，將脫氣后的多孔碳迅速加入強堿溶液中分散均勻，使強堿溶液能夠充分填充多孔碳的孔隙；

2）通過減壓過濾從步驟1）溶液中分離出多孔碳，干燥后在惰性氣氛下高溫處理，冷卻至室溫后洗滌并干燥研磨處理，得到擴孔的多孔碳載體；

3）以擴孔后的多孔碳作為載體，制備用于燃料電池的鉑基有序合金催化劑。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟1）所述的脫氣處理是在真空條件下進行脫氣處理，脫氣時間為1-24h。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟1）所述的強堿溶液為氫氧化鉀和氫氧化鈉的水溶液、氫氧化鉀和氫氧化鈉的醇溶液或氫氧化鉀和氫氧化鈉的醇水混合溶液；所述強堿溶液的濃度為0.5-3 mol/L。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟2）所述的惰性氣氛為氬氣氣氛或氮氣氣氛；所述高溫處理的溫度為500-1500℃，時間為5-15 h。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟3）所述的制備的方法包括兩種：1）采用共還原法、熱分解法、種子生長法、置換法和浸漬還原法，首先制備超小鉑基合金納米顆粒，再進行高溫處理得到超小鉑基有序合金納米顆粒；2）將金屬鹽前驅體吸附于載體的孔隙中，一步高溫處理得到超小鉑基有序合金納米顆粒。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟3）所述的鉑基有序合金催化劑鉑載量為5-80 wt%。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述的鉑基合金納米顆粒為鉑與過渡金屬或鉑與主族金屬的合金納米顆粒；所述過渡金屬為鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鉬、釕、銠、鈀、銀、金、銥中的至少一種，所述主族金屬為鎂或錫。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述的高溫處理為在還原性氣氛下高溫處理，還原性氣氛為氫氣氣氛、氫氣氬氣混合氣氛、氨氣氣氛以及氨氣氬氣混合氣氛中的一種，溫度為500-1300℃，時間為1-10 h。

10.一種如權利要求1-9任一項所述制備方法制得的用于燃料電池的鉑基有序合金催化劑。