一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂及其制备方法和应用.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CN113862716A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111214938.X(22)申请日2021.10.19(71)申请人浙江工业大学地址310006浙江省杭州市拱墅区朝晖六区潮王路18号(72)发明人钟兴汪潇洒王建国(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通合伙)33213代理人周红芳(51)Int.Cl.C25B11/054(2021.01)C25B11/067(2021.01)C25B11/089(2021.01)C25B1/13(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂及其制备方法和应用，其制备方法为：锡源溶液先在氨水条件下冰水浴搅拌使锡离子沉淀，沉淀加入去离子水和氨水，超声形成的悬浮液进行水热反应得锡氧化物，锡氧化物与非贵金属盐、铂盐焙烧后，置于等离子体反应炉于等离子体气氛活化得到纳米锡氧化物负载铂合金催化剂。本发明所制备锡氧化物负载铂合金催化剂制备工艺简单、成本低廉，该铂合金负载的锡氧化物暴露出了特殊晶面，使锡氧化物的特殊晶面与铂合金纳米颗粒产生一种协同作用，明显改善了电解水制备臭氧的反应催化活性和稳定性，大大提高了电解水制备臭氧电流效率。CN113862716ACN113862716A权利要求书1/2页1.一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)在反应器中加入锡源和去离子水，搅拌至锡源全部溶解得溶液；2)在步骤1)所得的溶液中加入氨水，置于冰水浴中搅拌使锡离子沉淀，离心分离并将所得沉淀用去离子水洗涤2‑8次；3)将步骤2)所得的沉淀转移到烧杯中，加入去离子水和氨水，超声15‑30分钟形成悬浮液，将悬浮液转移至聚四氟乙烯内衬中，再放入水热釜，在100‑200℃下水热反应3‑24小时后自然冷却至室温，抽滤并用无水乙醇和去离子水分别洗涤2‑8次，冷冻干燥6‑24小时得到锡氧化物，作为载体材料；4)将步骤3)所得的锡氧化物、非贵金属盐和铂盐充分混合研磨成均匀粉末，将粉末置于瓷舟中，在管式炉中氮气气氛下200‑800℃下焙烧3‑24小时，得到锡氧化物负载铂合金催化剂；5)将步骤4)所得的锡氧化物负载铂合金催化剂置于等离子体反应炉中，等离子体电压为50‑250W，反应温度为30‑250℃，抽真空条件下通入高纯气体并形成等离子体气氛，真空度为30‑150Pa，锡氧化物负载铂合金催化剂在等离子体气氛下活化0.5‑3小时，得到纳米锡氧化物负载铂合金催化剂。2.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤1)中的锡源为锡(Ⅳ)盐或锡(Ⅱ)盐，锡(Ⅳ)盐包括氯化锡或溴化锡，锡(Ⅱ)盐包括硫酸亚锡、氯化亚锡或溴化亚锡。3.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤1)中的锡氧化物中锡(Ⅳ)和锡(Ⅱ)摩尔比为1:1或1:2，锡氧化物为三氧化二锡或四氧化三锡。4.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤3)中的氨水浓度为20‑30％，去离子水、无水乙醇和氨水的体积比为1:1:1‑5。5.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤4)中的铂盐为氯铂酸、乙酰丙酮铂或四氯合铂酸钾，铂在锡氧化物中的负载量为5％‑20％，铂和非贵金属的质量比是1:0.8‑1.2。6.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤4)中的非贵金属盐中的非贵金属为钴、镍中的至少一种金属元素，优选为乙酰丙酮钴、醋酸钴、醋酸镍或乙酰丙酮镍。7.根据权利要求1所述的一种纳米锡氧化物负载铂合金催化剂的制备方法，其特征在于步骤5)中的等离子体电压为150‑200W；反应温度为150‑200℃；高纯气体为纯度>99％的氢气、氩气或氮气。8.一种根据权利要求1‑7任意一项所述方法制备的纳米锡氧化物负载铂合金催化剂。9.一种根据权利要求8所述的纳米锡氧化物负载铂合金催化剂在电催化分解水制臭氧反应中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于包括以下步骤：由恒电流仪控制电压和电流，采用H型电解槽进行反应，两个电极室之间保持水、气畅通，以饱和硫酸钾水溶液作为电解液，将所述锡氧化物负载铂合金催化剂涂敷在碳布上作为阳极室内的工作电极，铂片作为阴极室内的对电极，反应电流控制在100‑500mA，槽电压控制在1‑10V之间，进行电催化制2CN113862716A权利要求书2/2页取臭氧反应得到臭氧产品。3CN113862