[发明专利]一种高效稳定的双功能催化剂的制备方法及其应用

权利要求书

1. 一种高效稳定的双功能催化剂，其特征在于：所述催化剂的分子式为Pt/H_xM_aR_bY_cO₃，其中M、R、Y为两种或三种不同的过渡金属，x值为0.01~1，0≤a＜1、0≤b＜1、0≤c＜1，a+b+c=1， a、b、c 中至多一个数值为零，催化剂中Pt质量含量为0.01%～20%；

所述M、R、Y为钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、铑、锇、钨、钽、铱中的任一种元素；

所述双功能催化剂采用以下方法制备而成：

（1）称取两种或三种过渡金属硝酸盐与聚乙二醇水溶液搅拌混合，控制金属硝酸盐与聚乙二醇的质量比为1:2，将混合溶液加热搅拌，温度控制在30～100℃，搅拌时间控制在24～72h；搅拌后滴加质量比10%的稀硝酸调节溶液pH至1～5；

（2）将混合液装进水热反应釜，150～300℃下水热反应48～62h；

（3）水热反应结束，抽滤并用超纯水和乙醇洗涤反应物至中性，60℃充分干燥；

（4）将干燥物在高温下煅烧，煅烧时间控制1～7h，得到金属氧化物产物；

（5）将产物装入高温高压反应釜内，150～500℃加热反应2～8h，得到H_xM_aR_bY_cO₃；

（6）将H_xM_aR_bY_cO₃分散到乙二醇/水溶液中，滴加铂盐，将混合液搅拌均匀，然后逐步滴加NaBH₄溶液，清洗固体产物，得到Pt/H_xM_aR_bY_cO₃。

2.一种根据权利要求1所述双功能催化剂的制备方法，其特征在于采用以下步骤制备而成：

（1）称取两种或三种过渡金属硝酸盐与聚乙二醇水溶液搅拌混合，控制金属硝酸盐与聚乙二醇的质量比为1:2，将混合溶液加热搅拌，温度控制在30～100℃，搅拌时间控制在24～72h；搅拌后滴加质量比10%的稀硝酸调节溶液pH至1～5；

（2）将混合液装进水热反应釜，150～300℃下水热反应48～62h；

（3）水热反应结束，抽滤并用超纯水和乙醇洗涤反应物至中性，60℃充分干燥；

（4）将干燥物在高温下煅烧，煅烧时间控制1～7h，得到金属氧化物产物；

（5）将产物装入高温高压反应釜内，150～500℃加热反应2～8h，得到H_xM_aR_bY_cO₃；

（6）将H_xM_aR_bY_cO₃分散到乙二醇/水溶液中，滴加铂盐，将混合液搅拌均匀，然后逐步滴加NaBH₄溶液，清洗固体产物，得到Pt/H_xM_aR_bY_cO₃。

3.一种根据权利要求1所述的双功能催化剂在电催化制氢方面的应用，其特征在于：使用三电极体系，工作电极为玻碳电极，对电极为碳棒，参比电极为饱和的甘汞电极，电解液为酸性、碱性或中性，所述玻碳电极采用Pt/H_xM_aR_bY_cO₃为催化剂，催化剂分散于溶液中均匀的覆盖在玻碳电极表面上，并自然干燥。

4.一种根据权利要求1所述的双功能催化剂在燃料电池方面的应用，其特征在于：燃料电池中，其中阳极为氢氧化反应，阴极为氧还原反应，制备膜电极，所述阳极催化剂采用商业化碳载铂催化剂，阴极催化剂采用Pt/H_xM_aR_bY_cO₃为催化剂，催化剂喷涂在质子交换膜上，然后采用热压法，与碳纸组装膜电极。