[发明专利]基于硫酸电解液中PtAuFe/C复合析氢催化剂的制备方法

说明书

本文公开了一种在硫酸（H₂SO₄）电解液中，PtAuFe/C复合析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）取一定量的氯铂酸（H₂PtCl₆）溶液、氯金酸（HAuCl₄）溶液与氯化亚铁（FeCl₂）混合，然后加入过量0.5 mol·L^‑1的硼氢化钠（NaBH₄）溶液，静置数小时使其完全反应，制备PtAuFe混合溶液；2）将混合溶液进行超声操作；3）将混合溶液放入离心管中进行离心操作；4）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到PtAuFe金属粉末；5）将PtAuFe粉末与一定量的碳粉在异丙醇中超声混合得到PtAuFe/C析氢催化剂。本发明制备的PtAuFe/C析氢催化剂具有较好的电化学活性和稳定性，不仅可以提高析氢反应的效率，而且可以大大地延长循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种PtAuFe/C析氢催化剂的制备方法，特别涉及一种在硫酸（H₂SO₄）电解液中PtAuFe/C析氢催化剂的制备方法。

背景技术

作为现代社会三大支柱之一的能源对社会发展起着重要作用。然而随着经济的发展，人类大量使用化石燃料不仅造成非再生能源的日益减少，直至消耗殆尽。而且在燃烧化石燃料过程中，还会产生大量的污染气体,如NO_x、CO_x、SO_x等形成酸雨、温室效应危害环境。因此人们逐渐意识到寻找清洁能源的重要性。近年来发现的清洁能源主要有太阳能、氢能、风能、海洋能、地热能等。其中氢能因其燃烧效率高、资源丰富、零污染、成本相对低廉被认为是21世纪最有发展潜力的能源。

工业制氢的方法有很多，其中电解水制氢是最常用的方法之一。然而在电解水过程中由于过电位的存在电解所需的电压就会增大，使得所需能耗大大增加，因此研究能够显著降低过电位的高性能催化剂就显得十分必要。本实验用过渡金属Fe、Au取代部分Pt降低了成本，并且3种过渡金属间的协同作用具有比Pt/C更高的析氢催化活性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在H₂SO₄电解液中析氢催化剂的制备方法，制备的PtAuFe/C析氢催化剂能够提高析氢反应的效率，并且循环寿命长。

本发明的PtAuFe/C析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）取一定量的氯铂酸（H₂PtCl₆）溶液、氯金酸（HAuCl₄）溶液与氯化亚铁（FeCl₂）混合，然后加入过量0.5 mol·L^-1的硼氢化钠（NaBH₄）溶液，静置大概1小时使其完全反应，制备PtAuFe混合溶液；

2）将混合溶液进行超声操作；

3）将混合溶液置入离心管中进行离心操作；

4）将离心产物置于烘箱干燥处理后得到PtAuFe金属粉末；

5）将PtAuFe粉末与一定量的碳粉在异丙醇中超声混合得到PtAuFe/C析氢催化剂。

进一步，所述步骤1）中，铂源为氯铂酸，金源为氯金酸，铁源为氯化亚铁，将它们溶于硼氢化钠溶液中制备PtAuFe混合溶液；PtAuFe金属粉末用现场还原法制备，硼氢化钠是强还原剂，与氯铂酸、氯金酸、氯化亚铁混合瞬间就能脱去它们的质子，反应迅速。

进一步，所述步骤2）中，超声功率为80%，超声时间为1小时。

进一步，所述步骤3）中，离心速度为12000rpm，离心时间为1分钟。

进一步，所述步骤4）中，加热温度为100℃，加热时间为1小时。