一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法及其应用

本发明涉及铂基电催化，具体是一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法及其应用。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池(pemfcs)因其能量密度高、能量转换效率高、污染排放、可靠性高等优点引起了人们的广泛关注，有望为住宅、汽车和电力系统提供可持续的清洁能源。而阴极动力学缓慢的氧还原反应orr在很大程度上制约了pemfcs商业化的进程，其电催化剂的性质决定了相关器件的整体性能和效率，因此需要更高活性和耐久性的、高成本效益的orr电催化剂，目前，铂基催化剂因其高的催化性能及稳定性，对提高燃料电池阴极orr效率具有重要意义。

2、现有技术中，如申请号为：cn2023108954229中公开的名称为：一种电催化剂的制备方法、电催化剂及其应用，其中包括将石墨烯、钴盐和锰盐分散于纯水中，得到前驱液；将所述前驱液分布于导电基底表面；对包含有所述前驱液的导电基底置于空气中煅烧，得到碳层包覆的锰酸钴电催化剂。

3、但是现有技术中，如申请号为：cn2023108954229中提到的电催化剂的制备方法、电催化剂及其应用，其中电催化剂的催化活性不高，不利于完成orr电催化的工作，无法提高整体电池的工作性能与工作强度，因此需要设计一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法及其应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法及其应用，以解决现有技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，所述方法包括：

4、s1、将铂前驱、碲前驱和柠檬酸，聚乙烯吡咯烷酮，氯化铵和n，n-二甲基甲酰胺溶剂混合，得到混合溶液；

5、s2、将s1的反应产物转移至三口烧瓶，置于180℃下的n2氛围中进行油浴还原；

6、s3、对还原的产物进行后处理，得到初始的二维碲化铂样品；

7、s4、对s3合成的样品在酸性溶液条件下进行循环伏安脱合金处理，形成具有多缺陷的铂催化剂。

8、优选地，在s1中的铂前驱至少为h2ptcl6·6h2o、c10h14o4pt中的一种，碲前驱至少为h6teo6、na6teo6中的一种。

9、优选地，在s1中的碲前驱和铂前驱的摩尔比例为(1.4-1.6)：1；

10、所述混合溶液中的铂前驱摩尔浓度为0.003-0.004mol/l。

11、优选地，在s1中，将铂前驱、碲前驱、柠檬酸，聚乙烯吡咯烷酮，氯化铵和n,n-二甲基甲酰胺溶剂混合，在密封条件下常温超声，持续超声2h。

12、优选地，在s2中，超声完成的溶液应先通氮气/氩气饱和十五分钟，再对三口烧瓶进行密封处理，以维持反应过程中的惰性氛围。

13、优选地，在s2中，油浴温度提前预热，并在油浴设备中加入冷凝装置，还原反应过程为两小时。

14、优选地，在s3中，所述后处理的具体过程为：

15、将反应结束的样品冷却，离心，洗涤，掺杂碳基底，搅拌，干燥，研磨；

16、其中，将s2的反应产物离心后利用丙酮/乙醇混合物进行洗涤，其中丙酮：乙醇的体积比例为3：1；

17、将s2的产物在洗涤后加入适量乙醇溶液及碳基底材料，碳基底至少为科琴黑ec300j、ec-600jd、卡博特vxc-72中的一种，所得溶液搅拌过夜后放入真空烘箱干燥。

18、优选地，在脱合金过程中，酸性溶液至少为h2so4溶液和hclo4溶液中的一种；

19、其中，采用循环伏安进行脱合金过程，扫速为10mv/s至50mv/s。

20、一种多缺陷铂基催化剂，所述多缺陷铂基催化剂是采用所述的脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法制备所得。

21、一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，通过脱合金形成的多缺陷铂基催化剂在orr电催化剂中的应用。

22、本发明的有益效果：

23、1、本发明方法，目的是制备一种高效催化orr的催化剂，引入了碲化铂材质，利用其独特的二维性质，对其进行脱合金处理，脱合金程度高，且脱合金结果可控，制备铂催化剂的效率高，制备过程简单方便；

24、2、本发明脱合金制备多缺陷铂基催化剂，用于优良的催化活性和稳定性，对orr进行可靠地催化，有效提升pemfcs的能量转换效率，提示整体器件的工作性能和效率，且该催化剂具有孔洞、空位等多种缺陷，结构稳定可靠。

技术特征：

1.一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s1中的铂前驱至少为h2ptcl6·6h2o、c10h14o4pt中的一种，碲前驱至少为h6teo6、na6teo6中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s1中的碲前驱和铂前驱的摩尔比例为(1.4-1.6)：1；

4.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s1中，将铂前驱、碲前驱、柠檬酸，聚乙烯吡咯烷酮，氯化铵和n，n-二甲基甲酰胺溶剂混合，在密封条件下常温超声，持续超声2h。

5.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s2中，超声完成的溶液应先通氮气/氩气饱和十五分钟，再对三口烧瓶进行密封处理，以维持反应过程中的惰性氛围。

6.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s2中，油浴温度提前预热，并在油浴设备中加入冷凝装置，还原反应过程为两小时。

7.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在s3中，所述后处理的具体过程为：

8.根据权利要求1所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，在脱合金过程中，酸性溶液至少为h2so4溶液和hclo4溶液中的一种；其中，采用循环伏安进行脱合金过程，扫速为10mv/s至50mv/s。

9.一种多缺陷铂基催化剂，其特征在于，所述多缺陷铂基催化剂是采用如权利要求1-8任一项所述的脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法制备所得。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法，其特征在于，通过脱合金形成的多缺陷铂基催化剂在orr电催化剂中的应用。

技术总结
本发明涉及铂基电催化技术领域，公开一种脱合金制备多缺陷铂基催化剂的方法及其应用，将铂前驱、碲前驱和柠檬酸，聚乙烯吡咯烷酮，氯化铵和N，N‑二甲基甲酰胺溶剂混合，得到混合溶液；将反应产物转移至三口烧瓶，置于180℃下的N<subgt;2</subgt;氛围中进行油浴还原；对还原的产物进行后处理，得到初始的二维碲化铂样品；对样品在酸性溶液条件下进行循环伏安脱合金处理，形成具有多缺陷的铂催化剂。本发明方法，引入了碲化铂材质，利用其独特的二维性质，对其进行脱合金处理，脱合金程度高，且脱合金结果可控，制备过程简单方便，多缺陷铂基催化剂对ORR进行可靠地催化，有效提升PEMFCs的能量转换效率。

技术研发人员：姚涛,张慧娟,曹林林
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4