[发明专利]一种Au@Pt/CNT催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种的Au@Pt/CNT催化剂及其制备方法与应用。本发明公开了一种Au@Pt/CNT催化剂，该催化剂包括：碳纳米管CNT和负载在所述碳纳米管CNT上的Au@Pt合金纳米颗粒；所述Au@Pt合金纳米颗粒呈核壳结构，其中，壳层为Au，核层为Pt。核壳结构的Au@Pt合金纳米颗粒的贵金属壳层有助于实现催化剂的高利用效率；碳纳米管的加入，极大的提高了催化剂的比表面积，增加了活性位点数量。由实验数据可知，本发明提供的Au@Pt/CNT催化剂在碱性溶液中析氢性能好，且通过可见光照，Au@Pt/CNT催化剂在10mA cm^‑2的过电位达到19mV，比商业Pt/C高25mV。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种Au@Pt/CNT催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

目前，Pt催化剂在燃料电池阴极侧具有良好的析氢反应(HER)性能，但由于反应过程中产生的中间产物(如CO和-OH)会引起Pt催化剂中毒，从而导致催化活性下降。而且Pt催化剂在碱性HER活性明显低于酸性条件下的HER活性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Au@Pt/CNT催化剂及其制备方法与应用，该催化剂在光照下，碱性环境中的析氢反应的催化活性好。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种Au@Pt/CNT催化剂，包括：碳纳米管CNT和负载在所述碳纳米管CNT上的Au@Pt合金纳米颗粒；

所述Au@Pt合金纳米颗粒呈核壳结构，其中，壳层为Au，核层为Pt。

本发明中，所述Au@Pt合金纳米颗粒的粒径为5-30nm。

本发明中，所述壳层的厚度为10～30nm，优选为20nm，所述核层的粒径为5～20nm，优选为10nm。

本发明中，所述碳纳米管CNT为多壁碳纳米管；

所述多壁碳纳米管的壁宽为15-20nm，长度为5-6μm。

本发明中，所述Au@Pt/CNT催化剂中Au、Pt和碳纳米管CNT的质量含量分别为5～10％、10～15％、75～85％，优选为7.86％、13.02％、79.12％。

本发明还提供了一种Au@Pt/CNT催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将表面活性剂溶液和金源溶液混合，然后加入碳纳米管，再加入第一还原剂进行反应；

步骤2：向步骤1反应的产物中加入铂源溶液，再加入第二还原剂进行反应，得到Au@Pt/CNT催化剂。

本发明步骤1金源经还原反应形成Au核，步骤2铂源经还原反应形成壳层。

本发明步骤1具体为：将金源溶液和表面活性溶液混合均匀后，加入碳纳米管后进行超声处理，再滴加第一还原剂在冰浴的条件下进行反应；

所述金源为HAuCl₄·3H₂O、NaAuCl₄·2H₂O、KAuCl₄·2H₂O和Au₂Cl₆中的一种或两种以上；

所述金源溶液的浓度为0.05～0.2mol/L，优选为0.1mol/L；

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上；

所述表面活性剂与金源的质量比为5:1～10:1，优选为7:1；