【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂领域，更进一步说，涉及一种铂合金催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、为实现人类社会的可持续发展，摆脱对于化石能源在科技生产中的过度依赖，开发利用可再生的清洁能源成为了现在各国研究的重点。氢能具有储量丰富和高热值的特点，是未来重要的替代能源。而燃料电池不受到卡诺循环的限制，能高效地将氢能转化为电能，被认为是转换利用氢能的最佳利用方式。
2、实际应用中，燃料电池往往通过使用催化剂来降低电极反应(尤其是阴极反应)缓慢的动力学所引起的过高电势，铂作为燃料电池催化剂的主要原料非常稀缺，成本也很高。因此通过铂与过渡金属形成合金，不仅可以显著降低催化剂中铂的用量，还能够改变铂催化剂的表面电子态，调控反应物种分子和活性中间体在表面的吸附能力，获得更好的电催化性能和抗毒化能力。中科院过程工程研究所的专利cn114400338a表示通过添加助剂锰可以使得颗粒团聚减少，有助于更多的铂纳米颗粒或铂合金纳米颗粒负载到导电碳载体上，而且控制铂纳米颗粒或铂合金纳米颗粒的粒径约1-2nm，颗粒粒径较小且分散均匀。这篇专利通过将铂与过渡金属形成合金以降低催化剂中的pt含量，从而降低催化剂的制备成本；同时在催化剂中加入过渡金属，由于具有不同于其组成金属的独特的电子和几何特征，这些特征提供了独特的活性中心，从而改变了反应途径使其具有高催化活性。然而这种方式制备的催化剂有一定的缺陷，燃料电池催化剂往往在酸性条件下工作，其中的过渡金属会逐渐溶解从而导致催化剂失活。
技术实现思路
1、为
2、本专利技术目的之一是提供一种铂合金催化剂，其包含导电性载体和金属活性组分；
3、所述金属活性组分包含金属铂和过渡金属；
4、优选地，所述金属活性组分包含金属铂包覆过渡金属的核壳结构；
5、优选地，所述铂合金催化剂的电化学活性表面积可高于46μw，具体可为46.2～54.3μw；
6、优选地，所述过渡金属可选自锰、铁、钴、镍、铜、钯、银和铼中的一种或多种；更优选所述过渡金属可选自铁、钴、镍、铜中的一种或多种。其中，以金属活性组分的摩尔份数计，所述金属铂与过渡金属的摩尔比为1：(0.1～6)，优选1：(1～4)，更优选为1：(2.5～3.5)。
7、以所述铂合金催化剂的总质量为100质量份数计，所述金属活性组分的质量含量可为10～85质量份，优选为20～50质量份，例如质量份可取20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、32、35、37、40、42、45、50的任意值或上述任何两个数值之间的数值范围；所述导电性载体的质量含量可为15～90质量份，优选为50～80质量份，例如质量份可取50、55、58、60、63、65、68、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80的任意值或上述任何两个数值之间的数值范围。所述导电性载体可选自石墨烯、碳纳米管、碳纤维、炭黑、活性炭以及金属氧化物中的一种或多种；其中所述金属氧化物可选自氧化铟、氧化铟锡中的至少一种；所述导电性载体优选炭黑，更优选自炭黑中xc-72、bp2000、ec300、ma100中的一种或多种。
8、本专利技术目的之二是提供所述的铂合金催化剂的制备方法，可包括以下步骤：
9、(1)在溶剂中加入过渡金属前驱体、铂金属前驱体、配位控制试剂在内的组分，得到溶液；优选地，在溶剂中加入含有氨的碱使溶液呈碱性。
10、(2)将步骤(1)中所得溶液与导电性载体混合后，加热，进行反应；
11、(3)反应结束后除去溶剂，洗涤，干燥，得到所述铂合金催化剂；
12、所述方法还可包括循环进行所述步骤(1)和步骤(2)，更优选地，所述步骤(1)和步骤(2)循环进行2～3次。
13、在具体实施中，
14、所述步骤(1)中，优选按如下固定顺序加入原料：首先在溶剂中加入配位控制试剂，接着加入过渡金属盐，随后加入含有氨的碱，最后加入铂金属前驱体。优选地，加入含有氨的碱使溶液呈碱性，更优选使溶液的ph位于7.5～9.3。
15、其中，
16、所述溶剂可选自水、多元醇、苯甲醇、dmf中的至少一种；其中多元醇优选乙二醇、苯甲醇、丙三醇和三乙二醇中的至少一种或两种或两种以上。溶剂的加入量以完全溶解加入溶剂的各种组分为准。
17、其中所述过渡金属可选自锰、铁、钴、镍、铜、钯、银和铼中的一种或多种；所述过渡金属前驱体可选自所述过渡金属的氯化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和乙酰丙酮盐中的一种或多种。在具体实践中，过渡金属种类可与溶剂种类进行复配，例如使用镍时可复配乙二醇作为溶剂和还原剂，使用钴时可复配苯甲醇等等，具体可根据实际情况进行调整。
18、所述铂金属前驱体可选自氯铂酸、氯铂酸钠、氯铂酸钾、氯亚铂酸钾和乙酰丙酮铂中的一种或多种。
19、所述配位控制试剂可选自苯甲酸、amf(5-乙酰甲基-2-糠醛)、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)、环己胺和苯胺中的一种或多种。配位控制试剂如苯甲酸的加入在促使催化剂形成核壳结构的同时可以增大金属盐在溶剂中的溶解度防止析出。优选地，所述配位控制试剂的质量与过渡金属前驱体、铂金属前驱体的质量之和的比例为(1～10):1，优选(2～8):1，更优选为(4～6):1。
20、所述含有氨的碱为可水解产生氨根离子的碱，或盐与碱的混合物；优选氨水、氯化铵与氢氧化钠中的至少一种。溶液的极性对于产物中ni的含量影响很大，利用氨水控制溶液的ph值为7.5～9.3，有助于催化剂的制备。所述步骤(2)中，
21、所述导电性载体可选自石墨烯、碳纳米管、碳纤维、炭黑、活性炭以及金属氧化物中的一种或多种，优选炭黑，更优选炭黑中的xc-72、bp2000、ec300、ma100中的一种或多种。
22、所述加热的方式包括但不仅限于油浴加热，微波加热；
23、所述加热的温度可为120～180℃；
24、所述加热的时间可为2h～24h；
25、所述反应的压力可为0.1～1.2mpa。
26、由此可以提高制备得到的催化剂的催化活性和稳定性。
27、所述步骤(3)中，洗涤试剂可选自无水乙醇、丙酮、超纯水和甲醇中的一种或多种。其中分离、纯化、干燥和还原的步骤可以采用常规技术进行，具体地例如：离心分离后，将所得沉淀用乙醇超声分散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铂合金催化剂，其特征在于包含导电性载体和金属活性组分；
2.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
5.根据权利要求1～4之任一项所述的铂合金催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
14.根据权利要求5～13之任一项所述的制备方法制备得到的催化剂；优选地，所述催化剂的电化学活性表面积高于46μw。
15.根据
...【技术特征摘要】
1.一种铂合金催化剂，其特征在于包含导电性载体和金属活性组分；
2.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的铂合金催化剂，其特征在于：
5.根据权利要求1～4之任一项所述的铂合金催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：陈淏燊，张涛，童凤丫，王昊，田豪，宋磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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