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专利号: 2019100718471
申请人: 辽宁科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将碳纳米材料加入到浓硫酸与浓硝酸的混酸溶液中,在40~80 ℃下超声1~3 h,该过程中碳纳米材料表面产生羟基、羧基负电集团;然后过滤洗涤,再加入去离子水进行超声分散得到碳源溶液;

(2)向步骤(1)所得到的碳源溶液中加入表面改性剂,在磁力搅拌器上进行搅拌,表面‑1

改性剂在溶液中电离出Cl ,与碳纳米材料表面的负电集团结合;超声分散均匀后进行抽滤洗涤,然后将沉淀物加入到去离子水中,再次超声分散得到前驱体材料溶液;所述表面改性剂为聚二烯基丙二甲基氯化铵质量分数为5%~15%的水溶液,即PDDA溶液,PDDA溶液与碳源溶液的质量比为1:1~1.2;

(3)向步骤(2)所得到的前驱体材料溶液中加入可溶于水的铂盐溶液,以及钨盐溶液或钼盐溶液中的一种,搅拌均匀,在静电引力作用下自组装,使金属盐离子与带正电的表面改性剂结合,定位于碳纳米材料表面,形成具有有序结构的纳米前驱体溶液;

(4)将步骤(3)所得到的前驱体溶液进行冷冻干燥,将纳米前驱体结构固定并去除水分及其它溶剂得到前躯体固体粉末,即粉体材料;

(5)将步骤(4)所得的粉体材料进行微波加热,在弱还原气氛下从室温以20~60 ℃/min的速率升温至900~1200 ℃,恒温热处理1~3 h后自然冷却,使Pt和过渡金属元素在碳纳米材料表面快速还原碳化,防止Pt和金属碳化物分相和团聚,最终得到Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂;

所述Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂中Pt原子和金属碳化物分子均匀分布,且两者均匀分散在碳纳米材料的表面;催化剂中Pt的质量分数为5%~30%,金属碳化物的质量分数为5%~15%,其余为碳纳米材料。

2.根据权利要求1所述的一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂的制备方法,其特征在于,所述碳纳米材料包括碳黑、多壁碳纳米管。

3. 根据权利要求1所述的一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂的制备方法,其特征在于,所述铂盐溶液为0.1~0.5 mol/L的 H2PtCl6水溶液,钨盐溶液包括钨酸钠溶液、钨酸铵溶液;钼盐溶液包括钼酸钠溶液、钼酸铵溶液。

4.根据权利要求1所述的一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂的制备方法,其特征在于,所述弱还原气氛为N2与H2的混合气体或Ar与H2的混合气体,且混合气体中H2的体积百分含量<10%。

5.根据权利要求1所述的一种Pt/金属碳化物/碳纳米材料催化剂的制备方法,其特征在于,所述混酸溶液中浓硫酸与浓硝酸溶液的体积比为3︰0.9~1.1。