铂基自支撑电催化材料、制备方法及应用与流程

    专利查询2026-01-19  3


    本发明属于纳米催化剂材料,特别涉及铂基自支撑电催化材料、制备方法及应用。


    背景技术:

    1、氢气作为一种潜在的可再生能源,已引起人们广泛关注。由于商业的铂催化剂可用性差,缺乏稳定性以及成本较高等问题,在实际应用中仍然受到限制。为提高贵金属材料的催化性能,通过减小催化剂尺寸能够增大催化剂比表面积从而最大限度的暴露活性金属位点,提高贵金属原子利用率,该研究一直都是贵金属催化剂发展领域的研究重点。

    2、合理设计和调控pt基纳米催化剂的表面结构是调整其电催化性能的有效策略。从结构上看pt纳米颗粒具有高活性表面积,可提供丰富的质子/电子扩散路径,有利于电催化反应过程中的电荷转移,其表面活性位点可提供更多的活性氢吸附位点。然而关于精确调控金属有机化学气相沉积形貌的研究有限,大多数化学气相沉积都局限于成膜或形成比表面积较小的纳米结构。为了解决这一问题,实现催化活性的增强,有必要合理设计实验过程改进实验方法以合成纳米尺寸pt基催化剂。

    3、液态金属ga由于其具有金属性、软密封性、导电性、导热性和流体性等特殊性能,被应用于合成柔性器件,液体催化剂等,为实现可拉伸和密封提供了机会。因此我们尝试使用ga作为铂纳米材料的形貌调控剂和化学气相沉积法中挥发性气体的蒸汽压调控剂。

    4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供了铂基自支撑电催化材料、制备方法及应用,从而克服上述现有技术中的缺陷。

    2、为了实现上述目的,本发明提供了铂基自支撑电催化材料,所述催化材料为泡沫镍基底负载铂纳米颗粒的材料。

    3、本发明还提供了铂基自支撑电催化材料的制备方法,包括以下步骤:

    4、s1:准备泡沫镍基底材料,将基底材料清洗干净;

    5、s2:将清洗干净的基底材料在水浴条件下用盐酸处理,之后用去离子水清洗以去除表面残留盐酸,再放入干燥箱内干燥得到nio/nf;

    6、s3:取适量乙酰丙酮铂作为铂源置于小坩埚中,用注射器取适量液态金属镓ga均匀覆盖在铂源表面,再用nio/nf覆盖到小坩埚中,将小坩埚放置到大坩埚中加热得到ptnps/nio/nf。

    7、进一步的,作为优选,所述步骤s1中泡沫镍基底材料采用丙酮、乙醇分别超声清洗。

    8、进一步的,作为优选,所述步骤s2中水浴温度为50-70℃。

    9、进一步的,作为优选,所述步骤s2中干燥箱的温度控制在50-70℃,干燥10-15h。

    10、进一步的,作为优选,所述步骤s3中小坩埚的容量为4-6ml,大坩埚的容量为8-12ml。

    11、进一步的,作为优选,所述步骤s3中液态金属镓ga作为形貌调控剂和气体蒸气压调控剂。

    12、进一步的,作为优选,所述步骤s3中加热温度为280-300℃,升温速率为2-4℃/min,保温时间为3-5h。

    13、本发明还提供了铂基自支撑电催化材料的应用,所述铂基自支撑电催化材料用于电催化水分解。

    14、本发明与现有技术相比具有以下有益效果:

    15、本发明提供了一种简单可行的制备高效铂基催化剂的方法,在制备以泡沫镍等金属类基底作为自支撑基底的铂基催化剂材料中具有普适性;

    16、本发明利用液态金属镓ga作为形貌调控剂,同时利用ga的低透气性调控乙酰丙酮铂前驱体挥发的蒸气压,可以得到形貌良好的铂纳米颗粒;

    17、本发明所制备的催化剂pt nps/nio/nf在催化体系中可以实现高效回收再利用,并且在使用时无需使用粘结剂,可以降低材料电阻,提高催化剂的催化效率;

    18、本发明所制备的催化剂材料在电催化水解领域具有较好的应用前景。



    技术特征:

    1.铂基自支撑电催化材料,其特征在于:所述催化材料为泡沫镍基底负载铂纳米颗粒的材料。

    2.铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

    3.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中泡沫镍基底材料采用丙酮、乙醇分别超声清洗。

    4.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中水浴温度为50-70℃。

    5.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中干燥箱的温度控制在50-70℃,干燥10-15h。

    6.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中小坩埚的容量为4-6ml,大坩埚的容量为8-12ml。

    7.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中液态金属镓ga作为形貌调控剂和气体蒸气压调控剂。

    8.根据权利要求2所述的铂基自支撑电催化材料的制备方法,其特征在于:所述步骤s3中加热温度为280-300℃,升温速率为2-4℃/min,保温时间为3-5h。

    9.铂基自支撑电催化材料的应用,其特征在于:所述铂基自支撑电催化材料用于电催化水分解。


    技术总结
    本发明提供了铂基自支撑电催化材料、制备方法及应用,所述制备方法以泡沫镍作为基底材料,以乙酰丙酮铂(Pt(acac)<subgt;2</subgt;)作为前驱体在空气气氛下进行金属有机化学气相沉积,同时采用无毒可循环使用的液态金属Ga作为形貌调控剂和蒸汽压调控剂得到新型铂基自支撑电催化材料Pt NPs/NiO/NF。本发明所得到的Pt NPs/NiO/NF是一种结构稳定、催化性能良好和具有自支撑性的高效催化析氢反应的电极材料;其制备方法简单、电极制备过程无需粘结剂、重复性好,在电解水等领域有广阔的应用前景。

    技术研发人员:吴友洲,戚晓峰,吴俊顺
    受保护的技术使用者:江苏德比新材料科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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