北京化工大學唐平貴獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉北京化工大學申請的專利一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑及其制備方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116377502B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310429449.9,技術領域涉及:C25B11/091;該發明授權一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑及其制備方法是由唐平貴;馮擁軍;李殿卿;孫建紅;杜冬冬設計研發完成,并于2023-04-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑及其制備方法在說明書摘要公布了:本發明提供了一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑及其制備方法,采用酸刻蝕和原位沉積法在導電基底上原位制備貴金屬配位化合物薄膜前驅體M1M2DClF,在設定氣氛下進行煅燒處理得到自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑M1M2OACF。其中M1、M2、O、A、C、F分別代表貴金屬、非貴金屬、氧、非金屬、碳和導電基底。由于配位化合物前驅體中的貴金屬與非貴金屬呈原子級分散,貴金屬被有效隔離,煅燒處理時貴金屬不易發生團聚,形成尺寸極小的納米顆粒并嵌入到非貴金屬物質中,優化了貴金屬的電子結構和幾何結構。且催化劑層與基底緊密結合,在電催化反應過程中,反應物和電子的快速傳遞和轉移,催化劑表現出優異的析氫催化活性和極高的穩定性。
本發明授權一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑及其制備方法在權利要求書中公布了:1.一種自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑的制備方法,其特征是按照如下步驟制備: A.將可溶性M1鹽溶解到酸溶液中配制成均勻溶液,其中M1與[H+]摩爾比為0.1~5:1;再依次加入緩釋劑、酸性配體得到M1溶液,其中緩釋劑與M1的摩爾比為2~20:1;酸性配體與M1的摩爾比為1~15:1; 所述可溶性M1鹽為Pd、Pt、Au、Rh、Ru、Ir的氯酸鹽、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和乙酸鹽中的任意一種或兩種; 所述的酸溶液為鹽酸、硫酸、硝酸中的任意一種,濃度為0.5~3molL; 所述的緩釋劑為尿素或六次甲基四胺; 所述的酸性配體,簡寫為D,為乙二胺四乙酸、檸檬酸、草酸、乳酸、水楊酸、氨基水楊酸、甘氨酸中的任意一種; B.將M2鹽溶液加入反應器中,將預處理過的導電基底F垂直放入M2鹽溶液中,在50~100℃下加熱0.2~2小時使導電基底激活;再加入M1溶液到反應器中,使M2與M1的摩爾比為0.2~10:1,且反應溶液中M1的質量與導電基底面積的比值為0.05~2mgcm2;在60~100℃下繼續反應3~9小時,溶液的弱酸性使基底被刻蝕,且M1、M2與D和Cl-形成配合物M1M2DCl,逐漸在F基底表面形成一層貴金屬M1與非貴金屬M2呈原子級分散的薄膜;反應結束后取出導電基底并用去離子水和無水乙醇洗滌6~9次,干燥后得到致密的M1M2DClF前驅體薄膜; 所述M2鹽溶液是可溶性M2鹽與去離子水配制的溶液,其中M2的濃度為0.1~50mmolL;可溶性M2鹽為Ni、Co、Fe、Sc、Ti、V、Cr、W、Cu、Nb、Mo、Ta、La、Ce的氯化物中的任意一種或兩種; 所述的導電基底F為0.02~3毫米厚的鎳、銅、鐵、鈷及其合金金屬片、絲網或金屬泡沫;導電基底預處理方法是:將導電基底在1~10molL的鹽酸或硫酸中超聲5~15分鐘以除去表面的氧化層,再分別在無水乙醇和去離子水中超聲3~5分鐘,用去離子水洗滌至中性; C.將步驟B制備的M1M2DClF前驅體薄膜與A源同時置于反應爐中,其中A源與貴金屬的摩爾比為2~40:1;密封反應爐后,以10~1000mLmin的流量通入氣體,以1~10℃·min-1的升溫速率加熱至250~600℃,煅燒處理1~5小時,冷卻后取出樣品即得到自支撐多組分高分散貴金屬薄膜電催化劑M1M2OACF; 所述的A源為非金屬元素原料,次磷酸鈉、紅磷、硫粉、硫脲、硫代乙酰胺、硒粉、亞硒酸鈉、硒化銨、硼氫化鈉、硼粉、次硼酸鈉、尿素、雙氰胺、三聚氰胺中的任意一種; 所述的氣體為氮氣、氨氣、氫氣、氫氮混合氣和氫氬混合氣中的任意一種,其中氫氮混合氣、氫氬混合氣中氫氣體積<20%;該氣體用于防止煅燒過程中導電基底的氧化; 上述M1M2OACF中M1為貴金屬,M2為非貴金屬,O為氧,A為非金屬元素,C為碳,F為導電基底;該催化劑特點是薄膜致密,貴金屬和非貴金屬化合物顆粒尺寸小,貴金屬分散度高,薄膜與導電基底結合牢固,不易脫落;所述的M1為Pd、Pt、Au、Rh、Ru、Ir中的一種或兩種;所述的M2為Ni、Co、Fe、Sc、Ti、V、Cr、W、Cu、Nb、Mo、Ta、La、Ce中的一種或兩種;所述的A為N、P、S、Se、B中的一種或兩種;所述的F為鎳、銅、鐵、鈷及其合金金屬片、絲網或金屬泡沫。
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