[发明专利]一种过渡金属掺杂的铂碳催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种过渡金属掺杂的铂碳催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碳材料、铂的前驱体溶液和过渡金属盐混合，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)中得到的混合溶液与还原剂混合，分离，干燥，得到前驱体材料；

(3)将步骤(2)中得到的前驱体材料热处理，得到过渡金属掺杂的铂基纳米颗粒；

(4)将步骤(3)中得到的过渡金属掺杂的铂基纳米颗粒与全氟磺酸溶液混合，分离，干燥，得到所述的过渡金属掺杂的铂碳催化剂；

步骤(2)中所述还原剂包含硼氢化钠、盐酸羟胺或硼氢化钾中的任意一种或至少两种的组合；

步骤(3)中所述热处理的温度为300-700℃，热处理的时间为0.5-2h；

其中，步骤(1)、(2)、(3)和(4)均在惰性气氛保护下进行。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳材料在混合前进行分散。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散的方式为将碳材料与溶剂混合，超声分散均匀。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，分散后通入惰性气体至饱和。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳材料包括科琴黑、Vulcan XC-72、Vulcan XC-72R、碳纳米管、碳纳米球、生物质碳材料、碳纤维、介孔碳或石墨烯材料中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳材料为科琴黑、Vulcan XC-72、碳纳米管或碳纳米球中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管包含单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、掺杂单壁碳纳米管或掺杂多壁碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料包含石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯泡沫或掺杂石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铂的前驱体包含氯铂酸、四氯合铂酸钾、六氯合铂酸钾或硝酸铂中的任意一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述过渡金属盐包含铁、钴、镍、铜、钼或钨的氯化盐、硝酸盐、醋酸盐、硫钼酸盐或钨酸盐中的任意一种或至少两种的组合。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述过渡金属盐为氯化铁、硝酸铁、醋酸钴、硝酸钴、氯化钴、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、硝酸铜、氯化铜、硫钼酸铵、钨酸铵或钨酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳材料、铂的前驱体溶液和过渡金属盐中的碳、铂与过渡金属的质量比为1:(0.5-1.5):(0.01-0.3)。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳材料、铂的前驱体溶液和过渡金属盐中的碳、铂与过渡金属的质量比为1:(0.8-1.2):(0.04-0.2)。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中干燥的方式为鼓风干燥、真空干燥或冷冻干燥中的任意一种或至少两种的组合。

15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合溶液中铂与还原剂的质量比为1:(1.5-6)。