[发明专利]一种N掺杂的Pt/C催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种N掺杂的Pt/C催化剂及其制备方法和应用。本申请提供了一种N掺杂的Pt/C催化剂的制备方法，包括将氯铂酸溶液滴加在苯胺溶液中，搅拌得到催化剂前驱体沉淀，再在氮气气氛下对催化剂前驱体沉淀高温焙烧，得到N掺杂的Pt/C催化剂。本发明提供的一种N掺杂的Pt/C催化剂及其制备方法和应用，至少用于解决现有技术中Pt基催化剂制备工艺无法兼顾制备工艺简单和催化活性高的技术问题。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种N掺杂的Pt/C催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氢能由于具有清洁、高热值、利用形式多、可储能等特点，成为一种极具吸引力的替代能源。其中氢能燃料电池是利用氢能作为动力推广的理想形式，而氢能的推广需要清洁和可持续的氢供应，如何安全有效地储存氢被广泛认为是向以氢为动力的社会转型中最具挑战性的技术之一。氢气如果直接储存运输，则存在压力过高，体积过大等技术难题。而通过液体燃料的液相重整制氢技术，将氢气从液体燃料中释放出来直接使用，这一简便性技术为解决氢能储存和输送难题提供一个可行的选择。

甲醇作为氢载体，被认为是液体燃料中石油、天然气的替代品的“清洁能源”，具有现有工业规模大、廉价易得、碳含量低等优势。目前甲醇制氢方式主要为重整制氢，重整又可分为水蒸汽重整和液相重整。虽然甲醇蒸汽重整反应在250-350℃下制氢速率高，但其反应装置体积大、汽化所需能耗大、产气中一氧化碳浓度远超燃料电池耐受极限等问题使得其在氢能储存和输送应用中受到很大限制。而反应温度较低、副反应较少的液相催化重整制氢可以在单反应器中，通过一步法从液态的生物质衍生含氧碳水化合物制取低一氧化碳浓度的高纯氢气，被认为是推进液体燃料制氢发展的重要技术环节。

甲醇液相重整制氢的催化剂研究主要集中在铂，铂由于产氢活性优异，选择性高，而成为主流催化剂。中国专利申请CN201610462928.0公开了一种铂负载量在0.2-2％的Pt/α-MoC-x负载型单原子分散催化剂在190℃下进行甲醇重整制氢的催化剂制备方法；但该催化剂需要合成特定的催化剂载体α-MoC-x导致制备过程复杂，成本高，在实际应用中局限性大；而铂碳催化剂高负载时容易团聚，导致催化活性低、产氢速率低、副反应多。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种N掺杂的Pt/C催化剂及其制备方法和应用，至少用于解决现有技术中Pt基催化剂的制备工艺无法兼顾制备工艺简单和催化活性高的技术问题。

本申请第一方面提供了一种N掺杂的Pt/C催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，混合氯铂酸溶液和苯胺溶液，得到氯铂酸-苯胺混合液；

步骤2，搅拌所述氯铂酸-苯胺混合液，得到催化剂前驱体沉淀；

步骤3，将所述催化剂前驱体沉淀置于高温加热炉中，在氮气气氛中焙烧后，得到N掺杂的Pt/C催化剂；

所述氯铂酸-苯胺混合液中氯铂酸与苯胺的质量比为1:50。

优选的，所述在氮气气氛中焙烧具体为：在50-100ml/min流速的氮气气氛中，以1℃/min的升温速率升温至300℃-700℃的保温温度后，保温焙烧2h。

优选的，所述保温温度为300-400℃。

优选的，所述保温温度为400℃。

优选的，所述氯铂酸溶液和苯胺溶液由外购得到。

优选的，所述苯胺溶液的制备方法为：将苯胺溶解在有机溶剂中，得到苯胺溶液。

优选的，所述氯铂酸的制备方法为：将氯铂酸溶解在水中，得到氯铂酸溶液。

优选的，所述混合氯铂酸溶液与苯胺溶液具体为：用移液工具移取氯铂酸溶液滴加在苯胺溶液中。