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专利号: 2022103510481
申请人: 中汽创智科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铂基多元金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:将铂前驱体、过渡金属前驱体、自由基淬灭剂前驱体和碳材料溶于溶剂中形成反应浆液,所述反应浆液在微波辐照下进行还原反应得到催化剂前驱体,随后对所述催化剂前驱体进行合金化处理得到所述铂基多元金属催化剂;

所述铂前驱体、所述过渡金属前驱体和所述自由基淬灭剂前驱体的摩尔比为1:(0.1~

1):(0.01~0.05);

所述合金化处理的温度为500~1200℃;

所述合金化处理的时间为0.5~12h。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应浆液的制备过程包括:将所述铂前驱体、所述过渡金属前驱体和所述自由基淬灭剂前驱体溶于溶剂中形成混合溶液,随后将所述碳材料加入所述混合溶液中进行剪切乳化,得到所述反应浆液。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在所述混合溶液中还加入碱。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铂前驱体包括氯铂酸、氯铂酸钾、氯铂酸钠、氯铂酸铵、氯亚铂酸钾、氯亚铂酸钠或乙酰丙酮铂中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述过渡金属前驱体包括过渡金属的硝酸盐、硫酸盐、乙酰丙酮盐或氯化物中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述过渡金属前驱体中的过渡金属包括钴、镍、铁或铜中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述自由基淬灭剂前驱体包括硝酸铈、硝酸锰、氯化铈或氯化锰中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂包括乙醇、乙二醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳材料包括活性炭材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述活性炭材料包括XC‑72R、科琴黑EC‑300J、科琴黑EC‑600J、碳纳米管、纳米石墨粉、石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。

12.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳材料在所述溶剂中的浓度为

0.5~10mg/mL。

13.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述剪切乳化的转速为8000~

13000rpm/min。

14.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述剪切乳化的时间为0.5~6h。

15.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应浆液的pH为10~13。

16.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述微波辐照的温度为130~190℃。

17.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述微波辐照的时间为2~60min。

18.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述微波辐照后依次进行过滤洗涤和真空干燥,得到所述催化剂前驱体。

19.根据权利要求18所述的制备方法,其特征在于,所述过滤洗涤的终点为滤液的电导率≤5μS/cm。

20.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述合金化处理在保护性气氛下进行。

21.根据权利要求20所述的制备方法,其特征在于,所述保护性气氛包括氮气或氩气。

22.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:(1)将铂前驱体、过渡金属前驱体和自由基淬灭剂前驱体按1:(0.1~1):(0.01~0.05)的摩尔比溶解于溶剂中,并加入碱形成混合溶液,随后将碳材料加入混合溶液中,在8000~

13000rpm/min的转速下进行0.5~6h的剪切乳化得到反应浆液,其中,碳材料在溶剂中的浓度为0.5~10mg/mL;

(2)将步骤(1)得到的反应浆液在130~190℃的微波辐照温度下,进行2~60min的还原反应,随后进行过滤洗涤,直至滤液导电率≤5μS/cm后进行真空干燥,得到催化剂前驱体;

(3)在保护性气氛下,将步骤(2)得到的催化剂前驱体在500~1200℃的温度下进行0.5~12h的合金化处理,得到所述铂基多元金属催化剂。

23.一种用于质子交换膜燃料电池的铂基多元金属催化剂,其特征在于,所述铂基多元金属催化剂采用权利要求1‑22任一项所述的制备方法制备得到。

24.根据权利要求23所述的铂基多元金属催化剂,其特征在于,所述铂基多元金属催化剂包括碳载体、铂过渡金属合金颗粒和自由基淬灭剂颗粒,所述铂过渡金属合金颗粒和自由基淬灭剂颗粒均负载于所述碳载体上。

25.根据权利要求24所述的铂基多元金属催化剂,其特征在于,以所述铂基多元金属催化剂的质量分数100wt%计,所述铂过渡金属合金颗粒的质量分数为10~80wt%。

26.一种权利要求23‑25任一项所述的铂基多元金属催化剂的用途,其特征在于,所述铂基多元金属催化剂用于质子交换膜燃料电池。