一种铂单原子析氢电催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114134532A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111420361.8(22)申请日2021.11.26(71)申请人复旦大学地址200433上海市杨浦区邯郸路220号(72)发明人孔彪梁启锐谢磊曾洁(74)专利代理机构上海德昭知识产权代理有限公司31204代理人郁旦蓉(51)Int.Cl.C25B11/081(2021.01)C25B11/065(2021.01)C25B11/054(2021.01)C25B1/04(2021.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种铂单原子析氢电催化剂及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种铂单原子析氢电催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将锌沸石咪唑框架置于管式炉中并在氢氩混合气中进行高温碳化，获得具有微孔和空位双结构的氮掺杂碳纳米框架；步骤2，将氮掺杂碳纳米框架浸润在氯铂酸溶液中，进行超声搅拌后得到铂单原子析氢电催化剂。本发明还提供了一种铂单原子析氢电催化剂，采用铂单原子析氢电催化剂的制备方法制备得到。CN114134532ACN114134532A权利要求书1/1页1.一种铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将锌沸石咪唑框架置于管式炉中并在氢氩混合气中进行高温碳化，获得具有微孔和空位双结构的氮掺杂碳纳米框架；步骤2，将所述氮掺杂碳纳米框架浸润在氯铂酸溶液中，进行超声搅拌后得到铂单原子析氢电催化剂。2.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，步骤1中包括以下子步骤：步骤1‑1，将二甲基咪唑超声溶于甲醇溶液中，得到咪唑甲醇溶液；步骤1‑2，将六水合硝酸锌超声溶于甲醇溶液中，得到锌甲醇溶液；步骤1‑3，将所述咪唑甲醇溶液快速倒入所述锌甲醇溶液中，得到混合溶液；步骤1‑4，将所述混合溶液在室温搅拌24h，再经过离心和真空干燥后得到所述锌沸石咪唑框架。3.根据权利要求2所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述六水合硝酸锌和所述二甲基咪唑的摩尔比为1:4～1:5，所述咪唑甲醇溶液的浓度为10％～25％，所述锌甲醇溶液的浓度为2％～6％。4.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述步骤1中，所述氢氩混合气的浓度为5％～10％。5.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述步骤1中，所述高温碳化的温度为800℃～1100℃，时间为2h～4h，升温速率为5℃/min。6.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述步骤2中，进行所述超声搅拌时，控制所述氯铂酸溶液的温度为50℃～70℃，反应时间为12h～16h。7.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，步骤2中，所述氯铂酸溶液的浓度为1mg/mL。8.根据权利要求1所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述铂单原子析氢电催化剂的金属铂负载量为1.79％。9.一种铂单原子析氢电催化剂，其特征在于：采用权利要求1‑8所述的铂单原子析氢电催化剂的制备方法制备得到。2CN114134532A说明书1/4页一种铂单原子析氢电催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明属于能源和多孔材料领域，具体涉及一种铂单原子析氢电催化剂及其制备方法。背景技术[0002]传统化石能源消费带来的环境问题日益严重。为了实现人类社会的可持续发展，寻找高效、绿色、无污染的新能源迫在眉睫。氢燃料(H2)以其最清洁的燃烧产物和最高的重量能量密度被认为是未来能源供应的主要替代化石燃料。电解水析氢反应(HER)被认为是生产清洁氢气的理想方法。然而，HER的缓慢动力学需要较高的过电位才能获得足够的电流密度，能量转换效率相对较低。目前，商用铂碳(Pt/C)催化剂仍被认为是最好的催化剂，并在电化学HER应用中得到广泛应用。但是，必要的高Pt负载量和纳米粒子与载体之间固有的弱结合力导致催化剂成本高，稳定性差，这无疑限制了电解水析氢技术的发展。近年来，非贵金属催化剂和贵金属合金催化剂相继出现，但这些催化剂不能同时满足低价、高活性和高稳定性的要求。发明内容[0003]本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种铂单原子析氢电催化剂及其制备方法。[0004]本发明提供了一种铂单原子析氢电催化剂的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：[0005]步骤1，将锌沸石咪唑框架置于管式炉中并在氢氩混合气中进行高温碳化，获得具有微孔和空位双结构的氮掺杂碳纳米框架；[0006]步骤2，将氮掺杂碳纳米框架浸润在氯铂酸溶液中，进行超声搅拌后得到铂单原子析氢电催化剂。[