载铂蜂窝碳催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种载铂蜂窝碳催化剂，是以多孔结构的蜂窝碳作为载体，将铂纳米颗粒均匀、牢固分布在多孔道蜂窝碳载体上，其中Pt的负载量不高于20 wt%，铂纳米颗粒的粒径为2～5nm。载铂蜂窝碳催化剂制备方法是通过简化Stober法制备二氧化硅纳米微球，合成包裹二氧化硅微球的ZIF‑67中间体，采用热处理结合氢氟酸刻蚀制备蜂窝碳，再用低温乙二醇法在蜂窝碳还原Pt纳米粒子，得到蜂窝碳载铂催化剂。本发明专利技术载铂蜂窝碳催化剂的多孔结构提高了活性位点的暴露程度和反应物、产物的传质效率和导电性，具有相当优异的ORR催化性能和稳定性。本发明专利技术还提供了载铂蜂窝碳催化剂作为阴极氧还原催化剂在质子交换膜燃料电池的应用，以及作为臭氧催化氧化剂在废水处理中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源材料，具体涉及一种载铂蜂窝碳催化剂及该催化剂的制备方法和应用。

技术介绍

1、燃料电池被认为是继蒸汽机和内燃机之后的第三代能源动力系统，对解决能源紧缺和环境污染这两大难题具有重要意义。质子交换膜燃料电池（pemfc）是以氢气、甲醇等作为燃料，通过电化学反应直接将化学能转化为电能的装置，其中以氢气作为燃料的pemfc由于其环境友好、转化效率高以及功率密度高等优点，在便携式基站、新能源汽车以及国防军工等领域具有较好的应用前景。

2、即使如此，pemfc目前仍未能商业化大规模应用，瓶颈在于pemfc高昂的价格以及较低的催化活性和稳定性。其原因在于pemfc阴极的氧还原（orr）速率远低于阳极的氢氧化（hor）反应（低两到三个数量级），需要大量贵金属铂（pt）作为催化剂来加快orr的速率、降低过电位来提升pemfc的输出性能。商业化pemfc的主要成本在于电极催化剂的成本，pemfc的阴极和阳极都需要采用商业化铂碳（pt/c）作为催化剂，即3～5 nm的pt纳米负载到碳黑上（负载量一般为20～60 wt.%）。对于阳极hor过程，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种载铂蜂窝碳催化剂，其特征在于，是以多孔结构的蜂窝碳作为载体，将铂纳米颗粒均匀、牢固分布在所述多孔道蜂窝碳载体上，其中Pt的负载量不高于20 wt%，所述铂纳米颗粒的粒径为2～5nm。

2.如权利要求1所述的载铂蜂窝碳催化剂，其特征在于，所述载铂蜂窝碳催化剂包含氮元素，且以吡啶-N、吡咯-N和石墨-N的形式存在。

3.一种如权利要求1或2所述的载铂蜂窝碳催化剂制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

4.如权利要求3所述的载铂蜂窝碳催化剂制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，乙醇、氨水、去离子水与硅酸乙酯的体积比为20～40:0.5～1:2～5:1～...

【技术特征摘要】

1.一种载铂蜂窝碳催化剂，其特征在于，是以多孔结构的蜂窝碳作为载体，将铂纳米颗粒均匀、牢固分布在所述多孔道蜂窝碳载体上，其中pt的负载量不高于20 wt%，所述铂纳米颗粒的粒径为2～5nm。

2.如权利要求1所述的载铂蜂窝碳催化剂，其特征在于，所述载铂蜂窝碳催化剂包含氮元素，且以吡啶-n、吡咯-n和石墨-n的形式存在。

3.一种如权利要求1或2所述的载铂蜂窝碳催化剂制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

4.如权利要求3所述的载铂蜂窝碳催化剂制备方法，其特征在于，所述s1步骤中，乙醇、氨水、去离子水与硅酸乙酯的体积比为20～40:0.5～1:2～5:1～4。

5.如权利要求3所述的载铂蜂窝碳催化剂制备方法，其特征在于，所述s2步骤中，二氧化硅纳米微球、过渡金属钴盐、二甲基咪唑的质量比为1～8:6～10:10～20。

6.如权利要求3所述的载铂蜂窝碳催化剂制...

【专利技术属性】
技术研发人员：符冬菊，胡照，谢巧玲，吴思国，朱子岳，吴丹，曾绍忠，于肖，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：