碳包覆铂镍合金纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电催化领域，公开了一种碳包覆铂镍合金纳米材料及其制备方法和应用。该方法包括如下步骤：(1)前驱体制备：将含有金属前驱体、碳源和溶剂的均相溶液中的溶剂除去，得到前驱体材料；(2)焙烧：在惰性气氛中，将步骤(1)得到的前驱体材料进行高温热解，得到热解产物；(3)退火：将步骤(2)得到的热解产物冷却至20

【技术实现步骤摘要】
碳包覆铂镍合金纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电催化领域，具体涉及碳包覆铂镍合金纳米材料及其制备方法、催化剂及其制备方法，以及该碳包覆铂镍合金纳米材料和催化剂在燃料电池中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，能源危机和环境污染逐渐成为制约人类社会发展的主要障碍之一，因此发展可再生清洁能源技术势在必行。燃料电池是通过电化学反应将燃料的化学能直接转变为电能的装置，因其具有能量转化效率高、启动快、污染小等优点，被认为是理想的清洁能源技术。燃料电池主要包含的反应为：阳极的氧化反应(例如：氢气氧化HOR，H2→
2H
+
+2e
‑
，甲醇氧化MOR等)和阴极的氧还原反应(ORR，O2+4H
+
+4e
‑
→
2H2O)。由于阴极氧还原反应涉及到多电子的得失，其动力学反应速率比阳极氧化反应缓慢得多。因此，阴极氧还原反应的速率是影响燃料电池性能的关键因素。目前，高效的阴极催化剂主要依赖于贵金属铂，但是铂的价格昂贵，使得催化剂成本约占燃料电池总成本的40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆铂镍合金纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)前驱体制备：将含有金属前驱体、碳源和溶剂的均相溶液中的溶剂除去，得到前驱体材料，其中，所述金属前驱体包括铂源和镍源，所述碳源为酸性有机还原剂；(2)焙烧：在惰性气氛中，将步骤(1)得到的前驱体材料进行高温热解，得到热解产物，其中，所述高温热解的温度为400
‑
1000℃；(3)退火：将步骤(2)得到的热解产物冷却至20
‑
60℃后，再在惰性气氛或还原性气氛、400
‑
1100℃下，或者在氧化性气氛、200
‑
400℃下进行退火处理；(4)酸洗：将步骤(3)得到的退火产物与酸溶液接触反应，然后依次进行固液分离、洗涤和干燥。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述碳源为柠檬酸、抗坏血酸、乙二胺四乙酸、2,5
‑
吡啶二羧酸、苯甲酸和对苯二甲酸中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述铂源为氯铂酸、醋酸四氨合铂、乙酰丙酮铂、氯铂酸盐和氯化铂中的一种或多种；优选地，所述镍源为乙酸镍、六水合二氯化镍、乙酰丙酮镍、碱式碳酸镍、碳酸镍和硫酸镍中的一种或多种。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，以金属元素计的所述金属前驱体与所述碳源的摩尔比为1：0.5
‑
5；优选地，以铂计的所述铂源与以镍计的所述镍源的摩尔比为1：0.5
‑
20，优选为1：1
‑
10。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述溶剂为水、醇类溶剂和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或多种；优选地，所述醇类溶剂为乙醇。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的制备方法，其中，所述还原性气氛包括氢气或一氧化碳，优选为氢气或一氧化碳与惰性气体的混合气氛，更优选为氢气和氮气的混合气氛；优选地，氢气或一氧化碳占气体总量的5
‑
30体积％；优选地，所述氧化性气氛包括氧气，优选为空气或氧气与惰性气体的混合气氛；优选地，氧气占气体总量的10
‑
100体积％。7.根据权利要求1
‑
6中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述高温热解的升温速率为2
‑
10℃/min；优选地，所述高温热解的恒温时间为1
‑
10h。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述退火处理的升温速率为2
‑
10℃/min；优选地，所述退火处理的恒温时间为1
‑
10h。9.根据权利要求1
‑
8中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(4)中，所述酸溶液为硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液中的一种或多种；优选地，相对于步骤(3)得到的退火产物中的镍元素1mol，所述酸溶液的用量以H
+
计为2mol以上；优选地，所述酸溶液为硫酸溶液时，酸浓度为0.5
‑
2mol/L，接触反应的温度为25
‑
90℃；所述酸溶液为硝酸溶液时，酸浓度为0.5
‑
15mol/L，接触反应的温度为25
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云阁，荣峻峰，张家康，吴耿煌，谢婧新，夏庆山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：