[發(fā)明專利]一種類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn4

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211356592.1
• 申請日: 2022-11-01
• 公開（公告）號: CN115663219A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱文靜;邸謙;羅佳冰;王興兆;周炎;王淑濤;張軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發(fā)明涉及一種類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn₄/Pt納米顆粒催化劑及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明以PtSn₄金屬間化合物納米顆粒作為核，采用兩步生長法將Pt的金屬鹽溶液通過還原生長在PtSn₄納米顆粒上，Pt以島狀結(jié)構(gòu)生長在作為核的PtSn₄納米粒子表面，得到類核殼結(jié)構(gòu)的PtSn₄/Pt納米材料，最后負(fù)載在炭黑上，得到類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn₄/Pt納米顆粒，具有優(yōu)異的電催化乙醇氧化性能及優(yōu)異的抗CO中毒性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn₄/Pt納米顆粒催化劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于催化劑制備和電化學(xué)能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)能源的利用方式對環(huán)境造成極大破壞，此外在由化石能源轉(zhuǎn)化為電能的過程中存在轉(zhuǎn)換效率較低等問題，為了解決這一問題，燃料電池發(fā)電技術(shù)受到了廣泛的研究。

目前研究最熱門的為質(zhì)子膜燃料電池，根據(jù)陽極燃料的不同分為氫氧燃料電池和醇類燃料電池。其中氫氧燃料電池是以氫氣作為電池陽極燃料，而醇類燃料電池是用有機小分子醇類作為陽極燃料，可分為直接甲醇燃料電池和直接乙醇燃料電池。醇類燃料相比氫氣來說原料來源廣泛、能量密度高、易于儲存。但是由于甲醇沸點低易揮發(fā)、對人體有害、易透過Nafion膜等缺點，限制直接甲醇燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。而乙醇與甲醇結(jié)構(gòu)相似，且無毒、可再生、使用安全，是可再生環(huán)保型能源。

目前，Pt基催化劑仍是最主要的直接乙醇燃料電池陽極催化劑。但是Pt作為貴金屬元素且地殼含量低，此外乙醇在氧化為CO₂過程中容易產(chǎn)生強吸附的中間產(chǎn)物如CO_ads等，強烈吸附在Pt表面，導(dǎo)致催化劑中毒失活，嚴(yán)重限制了Pt基催化劑的商業(yè)化發(fā)展。

為了解決這一問題，研究者們通常將Pt與其他金屬合金化或者制備一種Pt基核殼結(jié)構(gòu)，由于不同金屬間的幾何效應(yīng)不僅可以提高乙醇電催化活性還能降低催化劑中Pt的含量。

如中國專利文獻(xiàn)CN114784296A公開了一種PtRu摻雜稀土元素的三元合金納米材料用于甲醇、乙醇氧化的催化劑的制備方法。

又如中國專利文獻(xiàn)CN106299396B公開了一種PtSn-ZrO₂/GN乙醇燃料電池陽極催化劑的制備方法，是以石墨烯(GN)為載體ZrO₂作為活性組分摻雜在PtSn合金材料中。

而Sn作為一種乙醇氧化中的助催化劑，目前報道的大多是Pt與Sn合金化的材料作為催化劑的應(yīng)用，Pt與Sn合金化催化材料比表面積小，催化性能低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn₄/Pt納米顆粒催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

發(fā)明概述：

本發(fā)明以PtSn₄金屬間化合物納米顆粒作為核，采用兩步生長法將Pt的金屬鹽溶液通過還原生長在PtSn₄納米顆粒上，Pt以島狀結(jié)構(gòu)生長在作為核的PtSn₄納米粒子表面，得到類核殼結(jié)構(gòu)的PtSn₄/Pt納米材料，最后負(fù)載在炭黑上，得到類核殼結(jié)構(gòu)炭載PtSn₄/Pt納米顆粒，具有優(yōu)異的電催化乙醇氧化性能及優(yōu)異的抗CO中毒性能。

本發(fā)明將金屬間化合物與Pt殼結(jié)合的納米材料可結(jié)合不同金屬間的協(xié)同效應(yīng)提升乙醇氧化催化性能，同時降低Pt的含量。

發(fā)明詳述：

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：