[发明专利]一种高效Pt基甲醇纳米催化剂的合成方法

说明书

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及.一种高效Pt基甲醇纳米催化剂的合成方法，包括以下步骤：S1:配制体系A：将有机溶剂、表面活性剂、金属前体的水溶液混合后超声振荡至澄清，得到体系A，所述表面活性剂为AOT的水溶液，在体系A中，金属前体的含量为0.2‑14.72mmol/L，AOT的含量为0.9‑8mg/ml，S2:在室温、磁力搅拌下，向体系A中加入水合肼水溶液或KBH4、NaBH4水溶液中的任意一种作为还原剂，所加入的还原剂的物质的量为金属前体物质的量的40‑90倍，继续磁力搅拌1小时；本发明的催化剂合成方法无需任何载体，具有合成工艺简单，条件温和，环境友好、重现性好的优点，通过本技术合成的催化剂有效提高了甲醇氧化性能，比商业催化剂性能提高了三倍。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种高效Pt基甲醇纳米催化剂的合成方法。

背景技术

目前，随着科技的发展和社会的进步，新能源汽车是未来汽车领域发展的必然趋势，研发新型的甲醇燃料电池用于新能源汽车可以促进新能源汽车的发展。甲醇燃料电池的性能受到催化剂活性的很大制约，因此，研发新型高效的催化剂具有十分重要的意义。目前，甲醇燃料电池催化剂主要为铂基催化剂。铂基催化剂虽然具有较高的催化活性，但成本高，且容易被CO等反应的中间物毒化。因此限制了甲醇燃料电池的广泛应用。过渡金属的价格较铂低，而且过渡金树与铂形成合金可以促进催化剂对CO的氧化，提高催化剂抗CO毒化能力。因此，开发Pt-M(M＝Mn、Ni、Co、Cu、Fe)燃料电池催化剂具有重要的理论意义和经济价值。

关于纳米合金Pt-M催化剂的合成已有报道。Ronald Imbihl课题组报道Pt(111)表面VOx超薄膜对甲醇电氧化具有较高的活性和稳定性(Topics in Catalysis，2020，63，1557。N.W.Maxakato课题组报道了采用功能化多壁碳纳米管为载体合成Pt-Au/fMWCNTsand Pt-Pd/fMWCNTs在碱性条件下有良好的甲醇氧化催化活性(Electrocatalysis，2019，10，672)。Bahman ZareNezhad课题组报道了采用还原氧化石墨烯为模板合成Pt-M(M:W,Mo,and V)催化剂。但上述方法中均使用了不同模板，而且合成工艺复杂。目前，未发现在室温下无载体一步合成Pt-M催化剂并应用于甲醇燃料电池的相关报道。

如专利号CN112186206A中公开的一种PtCo@NC催化剂在直接甲醇燃料电池中的应用，其中的PtCo@NC催化剂采用NC为氮掺杂的碳载体,首先加热制备Pt@聚多巴胺包覆的ZIF-67，再高温焙烧制备PtCo@NC催化剂；

如专利号CN110676469A中公开的碳负载铂基纳米材料，以碳为载体，采用水热合成(120℃下水热合成4小时)碳负载铂金纳米材料；

目前现有技术中的铂基合金催化剂制备方法存在的缺陷是存在合成过程复杂的问题，而且合成时需要高温及载体，导致其成本较高。

因此需要一种可以解决上述问题的一种高效Pt基甲醇纳米催化剂的合成方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种纳米尺寸分布均匀、形貌可控、制备工艺简单、室温合成高甲醇氧化活性的铂基合金催化剂制备方法，本发明的催化剂合成方法无需任何载体，具有合成工艺简单，条件温和，环境友好、重现性好的优点，通过本技术合成的催化剂有效提高了甲醇氧化性能，比商业催化剂性能提高了三倍。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高效Pt基甲醇纳米催化剂的合成方法，包括以下步骤：

S1:配制体系A：将有机溶剂、表面活性剂、金属前体的水溶液混合后超声振荡至澄清，得到体系A，所述表面活性剂为AOT的水溶液，在体系A中，金属前体的含量为0.2-14.72mmol/L，AOT的含量为0.9-8mg/ml，有机溶剂在体系中按体积百分比含量为58.8-90.5％。