[发明专利]一种纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂，其特征在于：所述催化剂为以石墨纤维布为炭质载体，活性金属组分负载在石墨纤维布上形成炭载PtCu合金催化剂，炭载PtCu合金催化剂厚度为60～80nm，炭载PtCu合金催化剂的表面为开式孔结构，孔密度为6.25×10¹⁰～4.00×10¹²cm^-2，孔径为5.0～40.0nm，孔壁厚度为1.0～2.0nm。

2.根据权利要求1所述的纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂，其特征在于：所述催化剂的石墨纤维布上Pt含量为0.148～0.151mg/cm²，Cu含量为0.030～0.074mg/cm²；单位面积石墨纤维布与其所载的活性金属Pt的质量比值为1325:1～2365:1，单位面积石墨纤维布上所载的Pt和Cu的质量比值为2.0:1～4.9:1。

3.根据权利要求1所述的纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂，其特征在于：所述石墨纤维布是平纹丙睛石墨纤维布，且面密度0.20～0.35g/cm²。

4.权利要求1所述的纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将石墨纤维布浸没至30～50℃的恒温H₂SO₄溶液中用超声波清洗5～10min，其中所述H₂SO₄溶液的浓度为0.5～1.0mol/L，然后再浸没至室温去离子水中用超声波清洗2～5min，再浸没至30～50℃恒温的分析纯丙酮中用超声波清洗5～10min，再浸没至室温去离子水中用超声波清洗2～5min后，随后浸没至室温分析纯无水乙醇脱水2～5min，最后在常压下50～80℃中恒温干燥10～20min得到预处理后的石墨纤维布炭质载体；

（2）将步骤（1）所得预处理后的石墨纤维布炭质载体置于6.0×10^-3～8.0×10^-3Pa的真空环境下，控制离子束辅助清洗源的屏级电压为0.5～0.9kV、束流为60～80mA，并通入6.0～8.0sccm流量的高纯Ar，其中Ar的纯度≥99.999%，对石墨纤维布表面进行离子束辅助清洗4～8min；然后在8.0×10^-3～1.2×10^-2Pa的真空环境下，控制离子束溅射源的屏级电压为3.0～4.0kV、束流为70～150mA，并通入7.0～9.0sccm流量的高纯Ar，其中Ar的纯度≥99.999%，引出的Ar离子束轰击镶嵌有小Cu靶的Pt靶材，其中Pt靶及Cu靶的纯度均≥99.95%，离子束溅射时间为8～10min，薄膜厚度值控制在60～80nm；最后在6.0×10^-4～8.0×10^-4Pa的真空环境下，将石墨纤维布及负载的催化剂薄膜加热到350～450℃并保温1.0～2.0h，经自然冷却至室温后即得到炭载PtCu合金催化剂；

（3）将步骤（2）所得炭载PtCu合金催化剂浸没于浓度为0.5～1.0mol/L的HNO₃溶液中进行恒温浸泡酸蚀，其中浸泡酸蚀温度为30～50℃，浸泡酸蚀时间为60～120min；

（4）将步骤（3）处理后的炭载PtCu合金催化剂浸没至室温去离子水中用超声波清洗10～20min后，再在1.0×10^-1～6.0×10^-1Pa的真空环境下，在50～80℃下恒温烘干处理40～80min，即得到纳米孔结构的炭载PtCu合金催化剂。