[发明专利]一种嵌入式的合金催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种嵌入式的合金催化剂，其特征在于，所述合金催化剂包含碳基底材料、位于所述碳基底材料表面的氮掺杂型碳材料和贵金属纳米粒子；所述贵金属纳米粒子嵌入所述氮掺杂型碳材料中。

2.如权利要求1所述的合金催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米粒子包括铂纳米粒子、金纳米粒子或银纳米粒子中的任意一种或至少两种的组合；优选为铂纳米粒子。

3.如权利要求1或2所述的嵌入式的合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将碳基底材料、含氮聚合物单体和溶剂混合，得到混合溶液；

(2)将贵金属前驱体溶液加入步骤(1)得到的混合溶液中，进行反应，之后固液分离，惰性气氛下煅烧，得到所述嵌入式的合金催化剂。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳基底材料包括科琴黑、卡博特炭黑、碳纳米管、碳纳米球、石墨烯、氧化石墨烯或生物质碳材料中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述卡博特炭黑包括Vulcan XC-72和/或Vulcan XC-72R；

优选地，步骤(1)所述含氮聚合物单体包括吡咯单体、3,4-乙烯二氧噻吩或苯胺单体中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)中碳基底材料和含氮聚合物单体的质量比为1:(0.02-10)，优选为1:(0.05-6.5)；

优选地，步骤(1)所述溶剂包括乙二醇、油酸、油胺、乙醇、水或N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述将碳基底材料、含氮聚合物单体和溶剂混合的方法包括以下步骤：

(a)将碳基底材料分散在溶剂中，得到碳基底材料的分散液；

(b)将含氮聚合物单体加入步骤(a)中的碳基底材料的分散液中，混合，得到混合溶液。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述分散的方法包括超声；

优选地，步骤(a)所述分散的过程在超声匀浆机中进行；

优选地，所述超声的时间为10-60min；

优选地，步骤(b)所述混合的方法包括搅拌；

优选地，所述搅拌的时间为10-60min。

7.如权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述贵金属前驱体溶液包括金属铂前驱体溶液、金前驱体溶液或银前驱体溶液中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述金属铂前驱体溶液包括氯铂酸、四氯合铂酸钾、六氯合铂酸钾、硝酸铂、乙酰丙酮铂或四氨合氯化铂溶液中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)中加入的贵金属前驱体溶液中贵金属的质量与步骤(1)中含氮聚合物单体的质量之比为(0.0005-0.5):1，优选为(0.001-0.2):1。

8.如权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述进行反应的时间为10-48h；

优选地，步骤(2)所述进行反应的过程中伴随着搅拌；

优选地，步骤(2)所述固液分离的方法包括抽滤；

优选地，步骤(2)所述固液分离之后，煅烧之前还包括洗涤；

优选地，所述洗涤采用的洗涤液为有机溶剂和水的混合液；

优选地，所述有机溶剂包括乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、异丙醇、正丁醇或乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为300-800℃；

优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为0.5-5h；

优选地，步骤(2)所述煅烧后还包括冷却降温；

优选地，步骤(2)所述惰性气氛为氮气气氛；

优选地，所述冷却降温在氮气气氛下进行；

优选地，所述冷却降温的终点至室温。