【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属纳米催化剂，尤其涉及一种碳载贵金属纳米催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、碳载贵金属纳米催化剂是将贵金属，如铂纳米颗粒负载到碳材料上的一种载体催化剂。主要用于燃料电池的氢气氧化、甲醇氧化、甲酸氧化以及氧气还原等化学反应，是燃料电池应用的关键材料。
2、碳载贵金属纳米催化剂制备方法主要包括：浸绩法、沉淀法以及液相还原法。其中，浸渍法主要利用贵金属前驱体与碳载体的充分浸渍，实现贵金属离子在碳载体上的均匀吸附，再通过干燥、高温氢气还原焙烧制取催化剂。沉淀法主要通过调节贵金属前驱体与碳载体混合液的ph，再引入如硼氢化钠、氨硼烷、水合肼、柠檬酸等还原剂，直接还原金属前驱体制取催化剂。液相还原法，如乙二醇还原法，将贵金属前驱体以及碳材料溶解分散到乙二醇溶液中，在一定温度下可直接制得碳载贵金属纳米催化剂，乙二醇充当还原剂和溶剂的双重角色。然而，上述几种方法均存在可控性差，导致制得的贵金属纳米粒子尺寸分布不均匀易团聚的现象，且贵金属纳米粒子与载体间的相互作用较弱；尤其在贵金属-非贵金属合金纳米材料中，由于不同金属盐之间存在巨大的本征还原电位差，合金化过程困难，组分难以控制，进而严重限制了碳载贵金属纳米催化剂在燃料电池中的进一步应用和发展。
3、为此，本专利技术提供一种碳载贵金属纳米催化剂及其制备方法。
技术实现思路
1、由于燃料电池中对于碳载贵金属纳米催化剂的要求较高，比如碳载贵金属纳米催化剂对纳米贵金属的载量、组分、粒径大小以及分布均匀性、贵金属纳米粒子
2、本专利技术的一种碳载贵金属纳米催化剂及其制备方法是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术的第一个目的是提供一种碳载贵金属纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，将含氮有机配体与金属离子源均匀分散于溶剂中，经液相反应使含氮有机配体与金属离子配位，获得混合胶体分散液；
5、其中，所述金属离子源为贵金属盐，或贵金属盐和3d过渡金属盐的混合物；
6、步骤2，将碳载体均匀分散于所述混合胶体分散液中，获得混合浆料；
7、步骤3，将还原剂均匀分散于所述混合浆料中，使所述混合浆料中的金属离子还原并均匀沉积于所述碳载体上，即获得所述碳载贵金属纳米催化剂。
8、进一步地，所述贵金属盐为铂盐、钌盐和钯盐中的一种或多种。
9、进一步地，所述3d过渡金属盐为镍盐、钴盐和铁盐中的一种或多种。
10、进一步地，所述含氮有机配体为磺胺、磺胺脲、油酸铵、尿酸铵、喹氯铵、联苯胺、联苯酸酐中的一种或多种；
11、且所述含氮有机配体与所述金属离子源的摩尔比为1:1～8:1。
12、进一步地，所述溶剂为水、甲醇、丙酮、四氢呋喃、甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种或多种；
13、且金属离子源在所述溶剂中的浓度为0.01～0.2mol/l。
14、进一步地，所述还原剂为甲酸、甲醛、乙二醇、硼氢化钠、氨硼烷、水合肼、柠檬酸中的一种或多种；
15、且所述还原剂与所述金属离子源的摩尔比为1:1～4:1。
16、进一步地，所述液相反应的温度为5～175℃，反应时间为2～10h。
17、进一步地，所述碳载体与所述金属离子源的质量比为99:1～30:70。
18、本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备的碳载贵金属纳米催化剂。
19、本专利技术的第三个目的是提供一种上述碳载贵金属纳米催化剂在制备燃料电池中的应用。
20、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
21、本专利技术通过含氮有机配体对贵金属前驱体进行配位络合，调控贵金属颗粒在碳载体表面成核速率，实现贵金属结构精确可控的同时增强贵金属颗粒与碳载体间界面作用力，方法操作简单，可控性强，易于工业放大。
22、本专利技术通过含氮有机配体对金属前驱体进行结构络合，可以克服不同金属盐之间存在巨大的本征还原电位差，显著减弱还原动力学差异，解决贵金属颗粒合金化过程的精准控制带来困难，所制得的合金颗粒成分均匀、组分可调。
23、本专利技术制取碳载贵金属纳米催化剂，在氢氧燃料电池工况运行条件下均表现优异的催化活性以及稳定性，在燃料电池领域应用前景广阔。
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1.一种碳载贵金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贵金属盐为铂盐、钌盐和钯盐中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3d过渡金属盐为镍盐、钴盐和铁盐中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮有机配体为磺胺、磺胺脲、油酸铵、尿酸铵、喹氯铵、联苯胺、联苯酸酐中的一种或多种；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇、丙酮、四氢呋喃、甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种或多种；
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂为甲酸、甲醛、乙二醇、硼氢化钠、氨硼烷、水合肼、柠檬酸中的一种或多种；
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述液相反应的温度为5～175℃，反应时间为2～10h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳载体为碳黑、碳纳米管、金属掺杂碳、非金属掺杂碳材料、金属-非金属共掺杂碳材料中的一种或多种；
9.一种权
10.一种权利要求9所述的碳载贵金属纳米催化剂在制备燃料电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳载贵金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贵金属盐为铂盐、钌盐和钯盐中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3d过渡金属盐为镍盐、钴盐和铁盐中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮有机配体为磺胺、磺胺脲、油酸铵、尿酸铵、喹氯铵、联苯胺、联苯酸酐中的一种或多种；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇、丙酮、四氢呋喃、甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种或多种；
...【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙，丁瑞敏，刘珊珊，靖雪，刘畅，兰会英，韩超奇，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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