[发明专利]Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷、其制法及高效制氢

说明书

本发明提供一种Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷、其制法与自供能高效制氢中的应用。该压电多孔陶瓷包括ZnO压电多孔陶瓷基体以及均匀分散于压电多孔陶瓷基体表面及孔道内的Pt单原子，所述Pt单原子的质量分数为0.01wt％‑0.1wt％。本发明提供的一种Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷材料中Pt的含量低，同时具有较高的压电催化活性，降低了贵金属的使用，从而大大降低了生产成本。该Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷材料可用为氢燃料电池提供氢源，制氢效率高、纯度高，不含一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等使燃料电池中毒的气体，且制备方法简单易行、绿色环保，不排放对环境有害物质。

技术领域

本发明涉及一种Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷，特别涉及Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷材料、其制备方法以及于车载自供能高效制氢中的应用，属于能源材料领域。

背景技术

随着我国经济社会的发展，我国能源消耗越来越大，目前我国的石油进口量占总原油消耗量的70％左右。这一方面消耗了石油资源，另一方面使用原油排放的温室气体也污染了环境。为此，我国政府出台政策，鼓励发展新能源汽车。尤其是，以氢燃料电池为驱动力的新能源汽车是优先鼓励的发展方向。

但是，氢燃料电池的电极材料容易被混合在氢气中的一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等杂质中毒，从而影响氢燃料电池的使用寿命。因此，制备高纯氢对发展氢燃料电池和新能源汽车产业，具有重要的应用价值。另外，尽管贵金属作为催化剂可以制氢，但是贵金属价格高，资源有限，从而限制了贵金属的广泛应用。因此，如何使用质量较少的贵金属同时具有较高的催化活性的材料制备高纯氢是一个亟待解决的问题。

发明内容

现有的氢源大多来源于化工制氢，其中含有容易使燃料电池电极材料中毒的一氧化碳、硫化氢、磷化氢、氯离子等气态物质。本发明的目的在于提供一种Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷材料、其制备方法以及于车载自供能高效制氢中的应用，以克服现有制氢技术中的不足，还克服了现有技术中的贵金属Pt利用率低、催化活性低导致的成本较高的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

所述一种Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷，包括ZnO压电多孔陶瓷基体以及均匀分散于压电多孔陶瓷基体表面的Pt单原子；

其中，所述Pt单原子的质量分数为0.01-0.1wt％；

所述ZnO压电多孔陶瓷基体的孔径为0.01mm～0.1mm。

可选地，所述Pt单原子还分散于所述ZnO压电多孔陶瓷基体孔道表面。

可选地，采用硫原子部分取代ZnO压电多孔陶瓷基体中的氧原子。

硫

所述Pt单原子ZnO压电多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备Zn(OH)₂颗粒：将锌盐与碱反应，生成Zn(OH)₂颗粒；

(2)造粒：向步骤(1)制得的Zn(OH)₂颗粒中分别加入1.0wt％-10.0wt％的淀粉和一定量的聚乙烯醇溶液球磨造粒；

(3)制备陶坯：将步骤(2)制得的Zn(OH)₂颗粒加入到一定尺寸的模具中，用压膜机在10-30MPa压力下压制成陶坯；

(4)造孔与脱胶：将陶坯加热至350-450℃，恒温1-2h；继续升温进行脱胶处理；

(5)成型：脱胶后在温度为1150℃～1350℃条件下处理0.5h-2h，冷却后制得ZnO多孔陶瓷；

(6)极化处理：将ZnO多孔陶瓷片在3～5KV/mm电压下极化20-60min，放置24h后制得ZnO压电多孔陶瓷；