一种基于磁性调控的高性能铂合金催化剂及其制备方法
专利汇可以提供一种基于磁性调控的高性能铂合金催化剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种利用材料的宏观 磁性 为筛选手段，基于调变金属 合金 内部 电子 结构的 燃料 电池 催化剂材料制备理论和方法。具体来说是制备结构为PtAB的 三元合金 催化剂，特征在于其中A位是钴， 铁 ，镍，锰，钆等强磁性金属，占1-35at%；B位是 铜 ， 银 ，铋等非磁性或反磁性金属，占12-45at%。该三元合金或以其特征组成结构所衍生的多元铂合金催化剂，通过负载在高 比表面积 的 碳 载体上，具有数倍于纯铂纳米颗粒的催化性能，在 低温 燃料电池 ，尤其是在低成本，大功率型 质子交换膜 燃料电池堆栈 中具有良好的应用前景。，下面是一种基于磁性调控的高性能铂合金催化剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种基于磁性调控的高性能铂合金催化剂，其是以碳为载体，其特征在于，活性成分的通式为：PtAB；A位元素选自强磁性金属元素；B位元素选自非磁性或反磁性金属元素。
2.根据权利要求1所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂，其特征在于，在一个实施方式中，A位元素磁性范围在1-1.5emu/g之间，B位元素磁性范围在0.004-0.034emu/g之间；在一个实施方式中，所述的高性能铂合金催化剂的整体的磁性强度为0.02-0.08emu/g；
在一个实施方式中，载体在催化剂中所占的质量比是20-80 wt%。
3.根据权利要求1所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂，其特征在于，在一个实施方式中，A位元素选自钴、铁、镍、锰或者钆中的一种或几种的混合；在一个实施方式中，B位元素选自铜、银或者铋中的一种或几种的混合。
4.权利要求1所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，将铂盐、A位元素盐以及B位元素盐混合分散在溶剂中，均一搅拌至澄清后，加入固定比例的高比表面碳载体，超声分散；
第2步，在剧烈搅拌的过程中，向第1步得到的混合溶液加入硼氢化钠还原剂，进行还原反应；
第3步，向第2步中的分散液中加入盐酸进行洗，再将溶液中的黑色沉淀物滤出后，用去离子水洗涤后真空干燥获得产品。
5.根据权利要求4所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，铂盐选自六水合氯铂酸，氯铂酸钾，硝酸铂，铂原子占比为30-
70at%。
6.根据权利要求4所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，A位元素盐选自钴、铁、镍、锰或者钆等强磁性金属的硝酸盐或氯化物，A位元素占比为1-35at%；在一个实施方式中，B位元素盐选自铜、银、铋等非磁性或反磁性金属的硝酸盐或氯化物，B位元素占比为12-45at%。
7.根据权利要求4所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，溶剂包含并不局限于可以溶解上述盐溶液的水，乙醇，乙二醇，油胺等极性溶剂及其混合物。
8.根据权利要求4所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，载体包含并不局限于XC-72R，EC-300J，EC-600J等碳材料。
9.根据权利要求4所述的基于磁性调控的高性能铂合金催化剂的制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，硼氢化钠还原剂的加入质量控制为Pt、A元素、B元素原子质量和的
5-20倍。
一种基于磁性调控的高性能铂合金催化剂及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
第1步，将铂盐、A位元素盐以及B位元素盐混合分散在溶剂中，均一搅拌至澄清后，加入固定比例的高比表面碳载体，超声分散；
第2步，在剧烈搅拌的过程中，向第1步得到的混合溶液加入硼氢化钠还原剂，进行还原反应；
第3步，向第2步中的分散液中加入盐酸进行洗，再将溶液中的黑色沉淀物滤出后，用去离子水洗涤后真空干燥获得产品。
具体实施方式
6H2O，10mg Co(NO3)2·6H2O，5.86mg CuCl2·2H2O加入到20ml乙二醇（EG）中，在超声分散机中分散均匀后倒入烧杯中搅拌5h，之后向其中缓慢加入0.166g的硼氢化钠，剧烈搅拌直至没有气泡为止，之后将烧杯继续搅拌4h，待溶液搅拌完毕后向其中倒入20ml 10% HCl，反应完成后，将带有黑色沉淀物的溶液在8000rpm下离心分离并用大量超纯水洗涤，最后将离心完毕后的样品置于真空干燥箱中过夜收集。收集得到的产品Pt3CoCu/C（铂含量为20wt%）的磁性强度为0.03emu g-1，合金中Pt占比（投料比）为60at%，Co占比为20at%，Cu占比为20at%。
其TEM图像如图1所示，可以看出铂合金在碳基底上分散性好，颗粒粒径均一为约3-5nm。将产品催化剂进行三电极体系的电化学性能测试，图2为Pt3CoCu/C的LSV性能曲线，由图中曲线可以计算出Pt3CoCu/C催化剂的质量比活性为0.4A mg-1Pt，为商业JM铂碳催化剂（0.089 A mg-1Pt）的4.5倍。图8为实施例1的材料Pt3CoCu的磁滞回线图（VSM），表现出抗磁背底下的弱铁磁性。磁性强度为0.03 emu/g。
6H2O，10mg Co(NO3)2·6H2O，17.6mg CuCl2·2H2O加入到20ml乙二醇（EG）中，在超声分散机中分散均匀后倒入烧杯中搅拌10h，之后向其中缓慢加入0.213g的硼氢化钠，剧烈搅拌直至没有气泡为止，之后将烧杯继续搅拌4h，待溶液搅拌完毕后向其中倒入20ml 10% HCl，反应完成后，将带有黑色沉淀物的溶液抽滤分离并用大量超纯水洗涤，最后将离心完毕后的样品置于真空干燥箱中过夜收集。收集得到的产品Pt3CoCu3/C（铂含量为20wt%）的磁性强度为
0.02 emu g-1，合金中Pt占比（投料比）为43at%，Co占比为14at%，Cu占比为43at%。将该催化剂进行电化学性能测试，其CV曲线如图3所示，由图中可以计算出催化剂的电化学比表面积为41m2 g-1，将Pt3CoCu3/C催化剂组装成膜电极进行单电池测试，其中Pt3CoCu3/C阴极的铂担载量为0.2mg cm-2，由图4可以看出，0.6 V时电流密度为2.37A cm-2，功率密度为1.42W cm-2，最大功率为1.62W cm-2。图9为实施例2的材料Pt3CoCu3的磁滞回线图（VSM），也表现出抗磁背底下的弱铁磁性，但因为B位抗磁性物质的增多，磁性强度降到了0.02 emu/g。
10% HCl，反应完成后，将带有黑色沉淀物的溶液抽滤分离并用大量超纯水洗涤，最后将离心完毕后的样品置于真空干燥箱中过夜收集即可得到Pt3NiBi/C合金催化剂产品，合金中Pt占比（投料比）为60at%，Ni占比为20at%，Bi占比为20at%，该催化剂粉末的SEM图像如图5所示。
41.5mg Fe(NO3)3·9H2O，28.1mg MoCl5加入到20ml乙二醇（EG）中，在超声分散机中分散均匀后倒入烧杯中搅拌10h，之后向其中缓慢加入0.4g的硼氢化钠，剧烈搅拌直至没有气泡为止，之后将烧杯继续搅拌4h，待溶液搅拌完毕后向其中倒入20ml 10% HCl，反应完成后，将带有黑色沉淀物的溶液在8000rpm下离心分离并用大量超纯水洗涤，最后将离心完毕后的样品置于真空干燥箱中过夜收集即可得到PtFeMo/C合金催化剂产品。合金中Pt占比（投料比）为34at%，Fe占比为33at%，Mo占比为33at%，收集得到的产品PtFeMo/C的磁性强度为
0.08emu g-1。
0.144g的硼氢化钠，剧烈搅拌直至没有气泡为止，之后将烧杯继续搅拌4h，待溶液搅拌完毕后向其中倒入20ml 10% HCl，反应完成后，将带有黑色沉淀物的溶液在8000rpm下离心分离并用大量超纯水洗涤，最后将离心完毕后的样品置于真空干燥箱中过夜收集。收集得到的产品Pt3Co/C的磁性强度为0.08emu g-1，合金中Pt占比（投料比）为75at%，Co占比为25at%。
图10为对照例1的材料Pt3Co的磁滞回线图（VSM），也表现出抗磁背底下的弱铁磁性，但因为B位抗磁性物质的增多，磁性强度降到了0.02 emu/g。
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