【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃料电池及金属-空气电池阴极用电催化剂，具体涉及一种高氧还原性能的铂硼合金多孔纳米球电催化剂及其制备方法，应用于新能源材料。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfcs)和金属-空气电池等电化学能源转换装置以其零排放、高能量转换效率、高能量/功率密度等优点备受关注。然而，阴极氧还原反应(orr)缓慢的动力学制约了其大规模发展。目前，碳载铂(pt/c)仍旧是最广泛使用的orr催化剂。然而，pt/c催化剂的活性和稳定性不理想，且pt资源有限、成本高。迄今为止，将pt与过渡金属m(m＝ni、cu、co、fe等)合金化是提高催化剂orr活性最常用的方法之一。然而，在酸性介质中，m的溶解可能会改变催化剂的结构和组成，从而降低其性能。同时，产生的金属离子会置换nafion膜中的h+降低其质子传导率和诱发芬顿反应，产生·oh自由基对膜等组件造成破坏。
2、近年来，硼(b)、氮(n)、磷(p)等非金属与pt合金化受到了越来越多的关注。与n和p相比，b较轻、原子半径较小。当在pt的晶格间隙中插入b时，pt与b形成强的金属-非金属键，可以有效调控pt的电子/几何结构以及含氧中间体在pt表面的吸附能，从而提高催化剂的氧还原活性和稳定性。因此，掺杂b的pt纳米结构在进一步提高orr性能方面具有巨大潜力，有必要继续探索此类催化剂在电催化领域中的实际应用。但现有的掺杂b的pt纳米复合电催化剂性能还不理想，成本较高，催化剂的电化学性能还有待提高。公开号为cn114759204a的专利文献公开了一种高氧还原性能的铂基合金多孔纳
3、公开号为cn110911697a的专利技术公开了一种过渡金属/氮掺杂多孔碳纳米球电催化剂及制备方法，其方法包括：将模板剂、碳源和氮源组成的前驱体溶液置于反应釜中，加热条件下得到氮掺杂碳纳米球粉末；将氮掺杂碳纳米球与过渡金属盐溶液超声后进行真空干燥，得到过渡金属/氮掺杂碳纳米球粉末；将过渡金属/氮掺杂碳纳米球粉末在惰性气体中进行碳化处理，得到过渡金属/氮掺杂多孔碳纳米球电催化剂。多孔碳纳米球电催化剂性能不占优势，其通过调节氮源含量调节氮掺杂碳纳米球所吸附的过渡金属含量，能提高电催化剂的催化活性，制备的催化剂虽然半波电位能达到0.86v(vs.rhe)，但其电子协同效应优势不明显，此外需要进行高温处理，能耗较高，步骤复杂，虽然没有采用贵金属，但替代贵金属降低成本后，贵金属元素对催化剂带来的整体性能提升也被削弱，不利于产业应用，有待进一步改善和发展。
4、公开号为cn116995254a的专利技术公开了一种合成负载型pt-mxene复合结构催化剂及其制备方法与应用，属于电化学催化剂制备
本专利技术中合成负载型pt-mxene复合结构催化剂以mxene为载体，以铂为活性物质，所述铂均匀分散在所述mxene表面，所述铂包括以0价铂金属粒子为主的pt与pt2+。本专利技术解决了现有技术中铂催化剂制备方法复杂、铂金属粒子尺寸大、稳定性差等技术问题。利用mxene载体与金属的界面强相互作用，获得均匀分散铂纳米粒子，mxene表面负载的铂颗粒大小可达到2nm以下，借由双金属的电子耦合效果提高铂催化活性；铂金属粒子与mxene间具有较强的金属-载体界面相互作用，有利于提高催化剂的稳定性和分散性。但负载型pt-mxene复合结构催化剂的半波电势为0.87v，与商业pt/c催化剂的半波电势0.874v区别不大，综合性能表现比较平凡，且催化剂颗粒尺寸比较低，纳米材料的尺寸效应不明显。
5、公开号为cn114990579a的专利技术公开了一种铂硼共掺杂的负载型钯基催化剂及其制备方法与应用，其是将铂、钯的前驱体与碳载体在溶液中充分混合，利用二甲胺基硼烷作为硼源并进行还原，然后对所得产物进行高温退火处理，从而得到铂硼共掺杂的负载型钯基催化剂。铂硼共掺杂的负载型钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)将钯与铂的前驱体一并加入水中，再加入氟化铵和硼酸，充分搅拌；2)将碳载体加入上述溶液中，经超声分散得到均匀的悬浊液；3)往悬浊液中加入二甲胺基硼烷溶液，保温条件下搅拌反应一定时间；4)所得反应产物通过抽滤分离后，分别用水和乙醇洗涤，干燥后研磨得到黑色粉末；5)将所得黑色粉末经过高温退火，得到所述铂硼共掺杂的负载型钯基催化剂。需要高温退火是在氩气或氮气气氛下于300～700℃处理0.5～2h，退火能耗高，反应条件不温和。此外，还需要添加钯，铂硼共掺杂的负载型钯基催化剂，合金化需要高温退火处理，增加了制备成本，使产业化应用收到限制。
技术实现思路
1、为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂及其制备方法，首先，表面活性剂在水溶剂中形成软模板，诱导铂化合物生长成为铂多孔纳米球；进一步，对其进行硼合金化，构建一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂。本专利技术提供一种高氧还原性能的铂硼合金多孔纳米球电催化剂，具备优异催化活性和稳定性。本专利技术的制备方法简单易行，适合规模化生产。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、1)制备铂多孔纳米球：
5、以水作为溶剂，将表面活性剂溶于水，继续溶解铂化合物，通入保护气体至饱和，注入还原试剂，进行反应，得到铂多孔纳米球；
6、2)制备铂硼合金多孔纳米球：
7、向制备好的铂多孔纳米球中加入碱性化合物和硼源，进行反应，得到所述铂硼合金多孔纳米球电催化剂。
8、优选地，在所述步骤1)中，反应温度为0～100℃，反应时间不少于0.5h。进一步优选地，反应温度为80～100℃，反应时间为0.5-4h。
9、优选地，在所述步骤1)中，表面活性剂与铂化合物的摩尔比为0～100:1。进一步优选地，表面活性剂与铂化合物的摩尔比为24～100:1。
10、优选地，在所述步骤1)中，按照化学反应计量比，还原试剂的加入量为足量或过量。
11、优选地，在所述步骤1)中，表面活性剂为不同碳链长度的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种。
12、进一步优选地，所述不同碳链长度的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
13、进一步优选地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基硫酸钠。
14、进一步优选地，非离子表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物等中的至少一种。
15、优选地，在所述步骤1)中，铂化合物为乙酰丙酮铂、氯铂酸、氯铂酸钾、氯化铂中的至少一种。
16、优选地，在所述步骤1)中，保护气体为惰性气体、氧化气体、还原气体、空气中的至少一种。
17、优选地，在所述步骤1)中，还原本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，反应温度为0～100℃，反应时间不少于0.5h。
3.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，表面活性剂与铂化合物的摩尔比为0～100:1。
4.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，表面活性剂为不同碳链长度的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，反应温度为0～60℃，反应时间不为0。
6.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，铂多孔纳米球与硼源的摩尔比为1:0～12。
7.一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂，由权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备而成，其特征在于：无载体的铂硼合金
8.根据权利要求7所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂，其特征在于：硼分布在铂的晶格间隙之中，硼与铂的摩尔比为0～0.7:1。
9.一种负载型的铂硼合金多孔纳米球电催化剂，其特征在于：将权利要求8所述的铂硼合金多孔纳米球与导电载体混合或复合，得到负载型的催化剂。
10.根据权利要求9所述的负载型的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：所述导电载体为碳黑以及碳化物、氮化物、氧化物、磷化物、硫化物中的至少一种；所述导电载体为球、笼、线、棒、带、片、块中至少一种形状的材料；
...【技术特征摘要】
1.一种铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，反应温度为0～100℃，反应时间不少于0.5h。
3.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，表面活性剂与铂化合物的摩尔比为0～100:1。
4.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤1)中，表面活性剂为不同碳链长度的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，反应温度为0～60℃，反应时间不为0。
6.根据权利要求1所述的铂硼合金多孔纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，铂多孔纳米球与硼源...
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