[发明专利]一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属有机骨架负载Pt催化剂的制备方法。 

背景技术

目前在燃料电池和锂空气电池中常用的氧气还原催化剂是碳负载Pt基催化剂，但是由于Pt资源短缺，价格昂贵，必须采取合适的制备方法和工艺条件，提高Pt的分散性，减少Pt颗粒大小，减少Pt在催化剂中的负载量，降低催化剂的成本。目前制备单元和多元催化剂的方法很多，如，浸渍一液相还原法：将Pt的前驱体溶解后，与活性碳载体混合，再加入还原剂，如NaBH₄、甲醛溶液、柠檬酸钠、甲酸钠、肼等，使Pt还原、沉积到活性碳上，干燥后，得到Pt/C催化剂。这种方法的优点是方法简便，缺点是制得的催化剂分散性较差，平均粒径较大。但是制备具有高分散性的Pt基催化剂一个较难解决的问题。 

发明内容

本发明提供了一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法，制备的催化剂的活性组分高度分散，不易团聚，克服了现有技术缺陷。 

一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法是按下述步骤进行的： 

将金属有机骨架加入醇溶液中，用超声振荡至形成均匀分散液，然后逐滴滴加氯铂酸和氯化钴混合溶液，搅拌30分钟，然后置于微波炉中间歇加热，冷却抽滤，真空烘干10小时，得到金属有机骨架负载Pt基纳米催化剂。 

一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法，所述Pt元素和Co元素摩尔比为1：1。 

一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法，所述金属有机骨架在催化剂中的比例为85-99.5%。 

一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法，所述的醇为：乙二醇，乙醇和丙三醇。 

一种金属有机骨架负载的Pt基催化剂的制备方法，所述金属有机骨架的金属离子为：V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Ti，Zr，Mo，Sn，Se，Ca中的一种或两种及以上元素任意比例的混合物。 

本发明提供一种简单快速的制备方法，应用微波调控技术和还原性能较温和的还原剂，将催化剂的活性成分快速均匀地还原到载体的表面。本发明方法制备得到的催化剂颗粒小、不易团聚，分布均匀、电化学催化活性高。本发明采用微波加热、还原剂和分散剂的选择将产品颗粒大小控制在1.5～l0nm之间。本发明适合制备金属有机骨架载一元和多元纳米金属材料电催化剂，可用于醇类燃料电池，锂空气电池和电化学传感器电极的高分散的纳米催化。 

具体实施方式

实施例1 

将1g金属有机骨架（中心离子为Co，比表面积为534.3m²/g）加入20mL乙二醇中，用超声振荡至形成均匀分散液，然后逐滴滴加2mL含有0.01M氯铂酸和0.01M氯化钴混合溶液，再加入甲酸在25℃条件下搅拌30分钟，然后置于微波炉中在1000W功率下加热10s间歇50s的方式加热10min，冷却抽滤，真空烘干10小时，得到金属有机骨架负载Pt基纳米催化剂，用于锂空气电池的充放电效率为89.7%。 

实施例2 

将0.5g金属有机骨架（中心离子为Mn，比表面积为3981.2m²/g）加入20mL乙二醇中，用超声振荡 至形成均匀分散液，然后逐滴滴加5mL含有0.2M氯铂酸和0.2M氯化钴混合溶液，再加入甲酸在25℃条件下搅拌30分钟，然后置于微波炉中在700W功率下加热10s间歇50s的方式加热10min，冷却抽滤，真空烘干10小时，制备得到金属有机骨架载Pt基纳米催化剂，用于锂空气电池的充放电效率为83.6%。 

实施例3 

将0.7g金属有机骨架（中心离子为Fe，比表面积为2353.8m²/g）加入20mL乙二醇中，用超声振荡至形成均匀分散液，然后逐滴滴加4mL含有0.2M氯铂酸和0.2M氯化钴混合溶液，再加入甲酸在25℃条件下搅拌30分钟，然后置于微波炉中在1500W功率下加热10s间歇50s的方式加热10min，冷却抽滤，真空烘干10小时，制备得到金属有机骨架载Pt基纳米催化剂，用于锂空气电池的充放电效率为84.1%。