[发明专利]非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将铂前驱体、过渡金属前驱体、表面活性剂、非金属源以及炭载体超声分散于特定溶剂中，得到混合物；

步骤二，将所述混合物在油浴中按预定升温速率达到预定油浴温度并保持预定时间，完成反应后，冷却至室温，离心洗涤并在预定干燥温度下真空干燥，得到第一催化剂；

步骤三，使用酸溶液对所述第一催化剂在惰性气氛下进行酸处理，随后再次进行离心洗涤并真空干燥，得到第二催化剂；

步骤四，对所述第二催化剂在特定气氛、预定退火温度和退火时间下进行退火处理，得到非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂。

2.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤一中所述的铂前驱体为六水合氯铂酸、氯铂酸钠、氯铂酸钾以及乙酰丙酮铂中的一种，

所述过渡金属前驱体分别为过渡金属的氯化盐、氯酸盐、硝酸盐、醋酸盐以及乙酰丙酮盐中的至少一种，

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、溴化钾、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠以及苯甲酸中的至少一种，

所述非金属源为含氮、或含磷、或含硫的有机盐或无机盐类中的至少一种，

所述特定溶剂为油胺、油酸、1-十八烯、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、乙二醇以及三乙二醇中的至少一种，

所述炭载体为炭黑、碳纳米管、石墨烯以及乙炔黑中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤一中，所述铂前驱体、所述过渡金属前驱体、所述表面活性剂以及所述炭载体的质量比例为(10～12)：(125～128)：(100～102)：(40～42)。

4.根据权利要求3所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，所述质量比例范围取10：125：100：40。

5.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤二中，所述预定升温速率为1-10℃/min，所述预定油浴温度为100-230℃，所述预定时间为2-24h。

6.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤二中，洗涤所述混合物所用的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮以及环己烷中的至少一种，

所述预定干燥温度为40-120℃。

7.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤三中，所述酸溶液为高氯酸、硫酸、硝酸以及醋酸中的至少一种，所述酸溶液的摩尔浓度为0.1-1mol/L。

8.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法，其特征在于：

其中，步骤四中，所述退火温度为180-900℃，所述退火时间为0.5-10h，所述退火气氛为O₂、Ar、NH₃以及10％的H₂/Ar混合气中的一种。

9.一种非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂，其特征在于：采用权利要求1-8中任意一项所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂的制备方法制备而成。

10.根据权利要求9所述的非金属元素掺杂的多组元铂合金碳载催化剂，其特征在于：

其中，所述非金属元素掺杂的多组元复杂铂合金的纳米粒径为2-8nm。