[发明专利]炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取能发生缩聚反应生成大分子网络结构的第一有机物和第二有机物，按摩尔比称取所述第一有机物和第二有机物，溶解于水中，搅拌至完全溶解，得到有机溶胶；

S2：选取无机金属盐，将所述无机金属盐溶于醇类溶剂中，搅拌至完全溶解，加入第三有机物，继续搅拌至溶液澄清，得到金属溶胶；所述第三有机物为能与无机金属盐反应生成络合物或者能催化无机金属盐中金属盐离子形成金属阳离子溶胶的有机物；

S3：将所述有机溶胶与金属溶胶混合，搅拌均匀，在40～90℃下静置，干燥，裂解，得到单原子金属掺杂炭气凝胶；

S4：将所述单原子金属掺杂炭气凝胶球磨成粉末，将所述粉末分散在溶剂中，加入铂前驱体，搅拌，干燥，在保护气氛下加热并保温，得到炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述第一有机物为含醛基的醛类有机物；所述第二有机物为多羟基苯化合物或者多胺基苯化合物。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含醛基的醛类有机物为甲醛或糠醛；所述多羟基苯化合物为间苯二酚、苯酚、间苯三酚和儿茶酚中的一种；所述多胺基苯化合物为苯胺、间苯二胺和苯并噁嗪中的一种。

4.如权利要求1或2的制备方法，其特征在于，所述第一有机物和第二有机物的摩尔比为1～10:1；所述水与第二有机物的摩尔比为60～300:1。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述无机金属盐为含金属元素的氯化物、硝酸根化合物、醋酸根化合物和硫酸根化合物中的至少一种，所述金属元素为钴、锰、铁、镍、铜和铂中的一种。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机金属盐为四水合氯化锰、四水合氯化亚铁、六水合氯化铁、六水合氯化镍、六水合氯化钴和九水合氯铂酸中的至少一种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第三有机物为具有环氧结构的化合物或者含有氨基、羧酸基或膦酸基的小分子有机酸。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述无机金属盐与第二有机物的摩尔比为0.02～10:1；所述醇类溶剂与无机金属盐的摩尔比为10～100:1；所述第三有机物与无机金属盐的摩尔比为6～60:1。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述铂前驱体为含有铂元素的化合物；所述铂前驱体加入量控制在炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂中铂的质量分数为1～60％。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述加热并保温为以1-10℃/min的升温速率从室温升温至400～1000℃并在400～1000℃下保温0.5～4h。

11.一种炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂，其特征在于，由权利要求1～10任一项所述制备方法制备得到；所述氧还原电催化剂中铂的质量分数为1～60％。

12.一种炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂的应用，其特征在于，将权利要求1～10任一项所述制备方法制备得到的炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂或者权利要求11所述炭气凝胶负载铂合金氧还原电催化剂应用于金属-空气电池和燃料电池中。