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专利号: 2018104138894
申请人: 中国科学院深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种合金纳米笼催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂包括贵金属和过渡金属的合金,所述贵金属包括钌、金、铑、锇或铱中任意一种或至少两种的组合,所述过渡金属包括铜;所述催化剂中过渡金属的质量分数为10~30wt%;所述催化剂呈空心纳米笼结构,2

所述催化剂的壁厚为20~60nm,所述催化剂的比表面积为30~80m/g;

所述催化剂的制备方法包括以下步骤:

(1)将过渡金属前驱体的分散液与稳定剂混合,所述过渡金属前驱体包括氧化亚铜,所述稳定剂包括柠檬酸钠和/或柠檬酸,得到混合液;

(2)将步骤(1)得到的混合液与贵金属前驱体混合,所述贵金属前驱体包括贵金属酸,所述贵金属酸与过渡金属前驱体的摩尔比为1:10~9:1,发生反应,得到合金;

(3)采用刻蚀剂刻蚀去除步骤(2)中未反应的过渡金属前驱体,所述刻蚀剂包括硫代硫酸钠,所述刻蚀剂与步骤(1)中过渡金属前驱体的摩尔比为1:1~200:1,得到所述合金纳米笼催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂呈八面体空心纳米笼结构。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂的粒径为100~1050nm。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂的粒径为400~550nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂中过渡金属的质量分数为

15~25wt%。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化亚铜呈八面体结构。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化亚铜的粒径为100~1000nm。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述氧化亚铜的粒径为400~500nm。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述过渡金属前驱体的分散液的浓度为0.2~4mg/mL。

10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述稳定剂与过渡金属前驱体的质量比为1:1~10:1。

11.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述混合液经搅拌处理得到。

12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述搅拌处理时间为5~30min。

13.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述贵金属酸包括氯钌酸、氯金酸、氯铑酸、氯锇酸或氯铱酸中任意一种或至少两种的组合。

14.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述贵金属酸的浓度为1~20mM。

15.根据权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述贵金属酸的浓度为10mM。

16.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述反应的温度为20~40℃。

17.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述反应的时间为15~

60min。

18.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述刻蚀的时间为30~180min。

19.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述刻蚀之后,对刻蚀产物进行洗涤,干燥。

20.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述洗涤所用试剂为水和乙醇。

21.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述洗涤次数为用水和乙醇均至少洗涤1次。

22.根据权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述洗涤次数为4次。

23.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述干燥温度为24~80℃。

24.根据权利要求19所述的制备方法,其特征在于,所述干燥时间不少于1h。

25.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将粒径为100~1000nm的八面体氧化亚铜形成的分散液与稳定剂混合,所述稳定剂与氧化亚铜的质量比为1:1~10:1,搅拌5~30min,得到混合液;

(2)将步骤(1)得到的混合液与浓度为1~20mM的贵金属酸混合,所述贵金属酸与氧化亚铜的摩尔比为1:10~9:1,发生反应,所述反应温度为20~40℃,反应时间为15~60min,得到合金;

(3)步骤(2)中未反应的氧化亚铜用刻蚀剂进行刻蚀后去除,所述刻蚀剂与步骤(1)中氧化亚铜的摩尔比为1:1~200:1,刻蚀时间为30~180min,然后用水和乙醇均至少洗涤1次,干燥得到所述合金纳米笼催化剂。

26.一种如权利要求1所述的制备方法得到的催化剂的用途,其特征在于,所述催化剂用作燃料电池催化剂。

27.根据权利要求26所述的用途,其特征在于,所述催化剂用作燃料电池的阳极催化剂。