[发明专利]一种燃料电池非贵金属氮碳负载铂合金电催化剂及制备方法与应用

权利要求书

1.一种燃料电池非贵金属氮碳负载铂合金电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将锌基咪唑类金属有机框架在惰性气体氛围中高温碳化，得到金属氮碳载体；

(2)将铂前驱体与所述金属氮碳载体在水或有机溶剂中分散均匀，得到混合液；

(3)将所述混合液挥发溶剂后得到固体产物；

(4)将步骤(3)中得到的固体产物在还原性气氛中200-300℃下低温还原后，再700-950℃下高温焙烧，得到铂合金催化剂；

(5)将步骤(4)中得到的铂合金催化剂酸洗，干燥，得到所述铂合金电催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌基咪唑类金属有机框架包括Zn/Fe-ZIF，Zn/Co-ZIF，Zn/Ni-ZIF，Zn/Mn-ZIF或Zn/Cu-ZIF，过渡金属占总金属的摩尔比为5％-80％，所述高温碳化的温度为900-1100℃，所述高温碳化的时间为1-6h，所述惰性气体氛围为N₂或Ar。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中铂前驱体包括氯铂酸钠、氯铂酸或乙酰丙酮铂；所述有机溶剂包括：乙二醇，丙酮或正己烷中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中金属氮碳载体与铂前驱体的质量比为1:0.1-1:5。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当步骤(2)使用水分散铂前驱体时，步骤(3)中采用冷冻干燥挥发溶剂，冷冻干燥的温度为-30～-50℃，冷冻干燥时间12-48h；当步骤(2)使用有机溶剂分散铂前驱体时采用旋蒸法挥发溶剂，旋蒸温度60-180℃，旋蒸时间6-24h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中在200-300℃下的还原的时间为2-12h，700-950℃高温焙烧的时间为1-12h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中还原的气氛为H₂/Ar或H₂/N₂混合气，其中H₂与Ar或N₂气体体积比为5-20％。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(5)中酸洗所用的酸为0.1-1mol L^-1的高氯酸，硝酸，盐酸中的一种，酸洗温度为50-80℃，酸洗时间为12-48h，酸洗后的催化剂在-30-50℃冷冻干燥或在60-80℃真空干燥。

9.权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的燃料电池非贵金属氮碳负载铂合金电催化剂，其特征在于，所述催化剂的纳米颗粒粒径为2-10nm，颗粒分布均匀。

10.权利要求9所述的电催化剂的应用，其特征在于，应用于质子交换膜燃料电池。